MÒDULO 12 SEMANA 2 ACTIVIDAD INTEGRADORA 3

 

 

 

 

 

 

Actividad Integradora 3 - La Electricidad de Un Globo

 

ALUMNO:

NO AL PLAGIO

ID:

XXXXX

GRUPO:

M12

ASESOR VIRTUAL:

FECHA:

LUNES 27 DE MAYO DEL 2023

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lee el siguiente planteamiento y resuelve los problemas:

 

Un globo electrostáticamente cargado ejerce una fuerza de atracción sobre un papel de tal forma que se pueden identificar dos cargas positivas en la periferia del globo y una negativa en la periferia del papel. Las cargas del globo y del papel están colocadas en los vértices de un triángulo isósceles cuyos lados iguales (la distancia de q1 a q3 y la distancia de q1 a q2) tienen una longitud de 5.2 cm, tal como se muestra en la figura. Se sabe que la carga q1 tiene polaridad negativa con un valor de 15 μC (microcoulomb), la carga q2 tiene polaridad positiva con una magnitud de 10 μC y la carga q3 también tiene polaridad positiva con una intensidad de 30 μC y el ángulo del vértice del triángulo formado donde se encuentra la carga q1 es de 50°.

 

 

 

1.    Calcula la fuerza de q3 sobre q1. Para ello, hay que sustituir los valores de las respectivas cargas en la ecuación de la ley de Coulomb y el valor de la distancia d, la cual corresponde a la separación entre q1 y q3.

 

DATOS DE LA FÒRMULA

 

F = k × Q × q / r²

 

Donde F es la fuerza eléctrica entre dos cargas, Q y q son las magnitudes de las cargas, r es la distancia entre las cargas y k es la constante de proporcionalidad, que tiene un valor de 9 × 10⁹ N·m²/C² en el vacío.

Desarrollo:

q1 = -15 μC = -15 x 10^-6 C
q3 = 30 μC = 30 x 10^-6 C
Lado de triángulos = 0.052 m
k = 9 x 10⁹ N

 

F = 9 x 10⁹ N   

F = 9 x 10⁹ N   

F = 9 x 10⁹ Nm²C²   

F =

F =   

F = -1497.781065  N  Esta es la fuerza de q3 sobre q1.

        

2.    Realiza el cálculo de la fuerza de q2 sobre q1.

Fòrmula

F = 9 x 10⁹ N   
q1 = -15 μC = -15 x 10^-6 C

q2 = 10 μC = 10 x 10-⁶ C

Lado de triángulos = 0.052 m

k = 9 x 10⁹ N m²/c²

F = 9 x 10⁹ N   

F = 9 x 10⁹ Nm²C²   

F =

F =     Aquí usé paréntesis al dividir la base 10 en la calculadora.

F = -499.260355  N  Esta es la fuerza de q2 sobre q1.

 

 

 

 

a. Utiliza el plano cartesiano para graficar los resultados de las fuerzas solicitadas.

 

3.    Determina la magnitud de la fuerza de atracción resultante que ejercen las cargas q2 y q3 sobre q1 y el ángulo del vector de la resultante.

Datos:

F1 =

0 1 = 50⁰

F2=

02  = 0⁰

Fórmulas  :

F_x= fCos0

F_y= fSen0

Sustituimos en el componente 1

X=-1497.781065  N  Cos (50⁰) = -962.7551106

Y= =-1497.781065  N  Sen (50⁰) = -1147.366862

Sustituimos en el componente 2

X= -499.260355  N   Cos (0⁰) = -499.260355 

Y= = -499.260355  N   Cos (0⁰) = 0

Realizamos sumatoria de x y y por separados.

= -1462.015466

-1147.366862

 N

Esta es la magnitud de la fuerza de atracción resultante.

 

Ahora calculemos el ángulo del vector resultante.

Fòrmula para ello:

 grados

Este es el ángulo del vector resultante.

 

a.    Utiliza el plano cartesiano para graficar el resultado, de la magnitud de la fuerza de atracción.

 

4.    Menciona al menos 5 situaciones donde hayas presenciado aplicaciones de campos eléctricos y explica para qué sirven en tu vida cotidiana.

 

En mi vida cotidiana he presenciado varias situaciones donde se utilizan campos eléctricos, tales como:

 

Ø  En el uso de mi teléfono celular, donde la electricidad es utilizada para cargar la batería y permitir su funcionamiento.

Ø  En el encendido de mi vehículo, donde la batería utiliza campos eléctricos para suministrar energía al motor y permitir su funcionamiento.

Ø  Al utilizar electrodomésticos como el microondas, la nevera y el televisor, donde se utilizan campos eléctricos para permitir su funcionamiento.

Ø  Al utilizar dispositivos electrónicos como el ordenador y la tableta, donde se utilizan campos eléctricos para permitir su funcionamiento y cargar la batería.

Ø  Al utilizar iluminación en mi hogar, donde se utilizan campos eléctricos para permitir el funcionamiento de las bombillas y la iluminación en general.

 

5.    Explica en un párrafo de 5 renglones por qué el cabello largo se eriza al cepillarlo.

 

Cuando cepillamos nuestro cabello, las cerdas del cepillo generan una carga eléctrica por fricción con el cabello. Esta carga eléctrica, que puede ser positiva o negativa, hace que las hebras del cabello se repelan entre sí, lo que produce que se ericen. Esto ocurre en otros materiales que pueden cargarse eléctricamente por fricción, como la ropa de lana o los globos frotados contra el cabello.

 

 

 

FUENTES:

 

1.     Aguilar, J. M. (2018). Fuerza eléctrica y ley de Coulomb. Recuperado el 27 de marzo de 2023, de http://www.fisica.edu.mx/aguilar/archivos/Fuerza_electrica_y_Ley_de_Coulomb.pdf

2.     Departamento de Física, Facultad de Ciencias, UNAM. (s.f.). Ley de Coulomb. Recuperado el 27 de marzo de 2023, de http://www.fciencias.unam.mx/asignaturas/1435.pdf

3.     López, G. (2018). Ley de Coulomb. Recuperado el 27 de marzo de 2023, de https://www.fisica.unam.mx/~glopez/documentos/EM-TEMA-2.pdf

 

MÒDULO 12 SEMANA 1 ACTIVIDAD INTEGRADORA 2

 

Actividad integradora 2. La física de los electrodomésticos

ALUMNO:

NO AL PLAGIO

ID:

XXXXX

GRUPO:

M12

ASESOR VIRTUAL:

FECHA:

VIERNES 24 DE AGOSTO DEL 2023

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Resuelve los problemas siguientes:

1.       Se tiene un refrigerador eléctrico con las siguientes características: la diferencia de potencial entre sus terminales es de 120 V con una corriente de 6 A. A partir de esto:

 

1.1.                     ¿Cuál será la potencia de este refrigerador? Utiliza la ley de Watt.

Para calcular la potencia del refrigerador eléctrico, podemos utilizar la ley de Watt, que establece que la potencia eléctrica es igual al producto de la diferencia de potencial (voltaje) por la corriente eléctrica:

 

Potencia = Voltaje x Corriente

 

En este caso, se nos proporciona la diferencia de potencial entre los terminales del refrigerador (V = 120 V) y la corriente que circula por él (I = 6 A). Por lo tanto, la potencia del refrigerador se puede calcular como:

Datos

Voltaje (V) = 120 V

Corriente (I) = 6 A

Potencia (P) = ?

Utilizando la fórmula de la ley de Watt:

P = V x I

P = 120 V x 6 A

P = 720 W

Por lo tanto, la potencia del refrigerador eléctrico es de 720 watts.

Potencia = 120 V x 6 A = 720 W

 

Por lo tanto, la potencia del refrigerador eléctrico es de 720 watts.

1.2.                     ¿Cuál será el valor de la resistencia interna de este refrigerador? Utiliza la ley de Ohm:

Datos

Voltaje (V) = 120 V

Corriente (I) = 6 A

Resistencia (R) = ?

Utilizando la fórmula de la ley de Ohm:

R = V / I

R = 120 V / 6 A

R = 20 ohmios

Por lo tanto, la resistencia interna del refrigerador eléctrico es de 20 ohmios.

2.       A doña Mago se le descompuso su plancha, por lo que la llevó a reparar con su vecino Raúl, quien descubre que la resistencia interna ha sido dañada y necesita reemplazarla por una del mismo valor. Sin embargo, en las especificaciones del electrodoméstico únicamente vienen los datos siguientes:

                                     Voltaje: 120 V a 60 Hz

                                      Potencia: 1200 W

2.1.                     Resuelve: ¿cuál es el valor adecuado de la resistencia? Utiliza las fórmulas revisadas en la semana:

 

V = R ∙ I

 

El voltaje es igual al producto de la resistencia por la intensidad.

 

P = V ∙ I

Para calcular el valor adecuado de la resistencia de la plancha, podemos utilizar la fórmula que relaciona la potencia, el voltaje y la resistencia eléctrica:

 

P = V^2 / R

 

Donde:

P es la potencia eléctrica en watts (W).

V es el voltaje en voltios (V).

R es la resistencia eléctrica en ohmios (Ω).

En este caso, se nos proporciona la potencia (P = 1200 W) y el voltaje (V = 120 V). Por lo tanto, podemos despejar la resistencia (R) de la siguiente manera:

 

R = V^2 / P = (120 V)^2 / 1200 W = 12 Ω

Por lo tanto, el valor adecuado de la resistencia de la plancha es de 12 ohmios.

Es importante destacar que la fórmula V = R * I relaciona el voltaje, la resistencia y la intensidad, pero en este caso no se nos proporciona la corriente eléctrica que circula por la plancha, por lo que no podemos utilizar esta fórmula para calcular la resistencia.

3.       Menciona, al menos tres ejemplos, que se presenten en tu vida cotidiana de las leyes revisadas.

Ø Ley de Ohm: Cuando utilizamos un cargador de celular para cargar nuestro teléfono, la ley de Ohm nos ayuda a calcular la corriente eléctrica y la resistencia que se necesita para cargar la batería de manera eficiente.

Ø Ley de Watt: Cuando encendemos una estufa eléctrica para cocinar, la ley de Watt nos permite calcular la potencia eléctrica que consume la estufa y, por ende, la cantidad de energía eléctrica que se necesita para cocinar la comida.

Ø Ley de Faraday: Cuando utilizamos una batería recargable en nuestro teléfono o laptop, la ley de Faraday nos ayuda a entender cómo la energía eléctrica se almacena en la batería y se libera cuando conectamos el dispositivo a una fuente de energía para recargarlo.

 

4.       Describe cómo te benefician en tus actividades.

La Ley de Ohm puede ayudarme a entender cómo funcionan los dispositivos eléctricos que utilizo, y a calcular la cantidad de energía eléctrica que consumen. Esto puede ser muy útil para ahorrar energía y reducir los costos de electricidad.

La Ley de Watt puede ayudarme a entender la potencia que consumen los electrodomésticos y aparatos electrónicos que utilizo en mi hogar o trabajo. En resumen, las leyes revisadas pueden ayudarme a comprender mejor la tecnología y la energía eléctrica, lo que puede llevar a un uso más eficiente de la energía y una mayor comprensión de los impactos ambientales y económicos de mis actividades cotidianas.

 

FUENTES

Ley de Ohm:

Artículo de la Facultad de Ciencias de la UNAM: Gutiérrez, M. A. (2014). Ley de Ohm. Ciencias, 111, 32-39. Recuperado de http://www.revistaciencias.unam.mx/es/111-revistas/revista-ciencias-111/111-articulos/ley-de-ohm.html

 

Ley de Watt:

Artículo de la Facultad de Ingeniería de la UNAM: Hernández, J. A. (2016). Ley de Watt. Tecnología y ciencias del agua, 7(2), 137-144. Recuperado de http://www.revistatca.unam.mx/index.php/tca/article/view/310

 

Ley de Faraday:

Artículo de la Facultad de Química de la UNAM: Hernández, C. M. (2019). Ley de Faraday: la base de la electroquímica. Revista de química, 10(1), 45-51. Recuperado de http://www.revistadequimica.unam.mx/es/revista-de-quimica/revista-de-quimica-10-1/ley-de-faraday-la-base-de-la-electroquimica.html

 

MÒDULO 12 SEMANA 2 ACTIVIDAD INTEGRADORA 3

 

Actividad integradora 2. La física de los electrodomésticos

ALUMNO:

NO AL PLAGIO

ID:

XXXXX

GRUPO:

M12

ASESOR VIRTUAL:

FECHA:

VIERNES 24 DE AGOSTO DEL 2023

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Resuelve los problemas siguientes:

1.       Se tiene un refrigerador eléctrico con las siguientes características: la diferencia de potencial entre sus terminales es de 120 V con una corriente de 6 A. A partir de esto:

 

1.1.                     ¿Cuál será la potencia de este refrigerador? Utiliza la ley de Watt.

Para calcular la potencia del refrigerador eléctrico, podemos utilizar la ley de Watt, que establece que la potencia eléctrica es igual al producto de la diferencia de potencial (voltaje) por la corriente eléctrica:

 

Potencia = Voltaje x Corriente

 

En este caso, se nos proporciona la diferencia de potencial entre los terminales del refrigerador (V = 120 V) y la corriente que circula por él (I = 6 A). Por lo tanto, la potencia del refrigerador se puede calcular como:

Datos

Voltaje (V) = 120 V

Corriente (I) = 6 A

Potencia (P) = ?

Utilizando la fórmula de la ley de Watt:

P = V x I

P = 120 V x 6 A

P = 720 W

Por lo tanto, la potencia del refrigerador eléctrico es de 720 watts.

Potencia = 120 V x 6 A = 720 W

 

Por lo tanto, la potencia del refrigerador eléctrico es de 720 watts.

1.2.                     ¿Cuál será el valor de la resistencia interna de este refrigerador? Utiliza la ley de Ohm:

Datos

Voltaje (V) = 120 V

Corriente (I) = 6 A

Resistencia (R) = ?

Utilizando la fórmula de la ley de Ohm:

R = V / I

R = 120 V / 6 A

R = 20 ohmios

Por lo tanto, la resistencia interna del refrigerador eléctrico es de 20 ohmios.

2.       A doña Mago se le descompuso su plancha, por lo que la llevó a reparar con su vecino Raúl, quien descubre que la resistencia interna ha sido dañada y necesita reemplazarla por una del mismo valor. Sin embargo, en las especificaciones del electrodoméstico únicamente vienen los datos siguientes:

                                     Voltaje: 120 V a 60 Hz

                                      Potencia: 1200 W

2.1.                     Resuelve: ¿cuál es el valor adecuado de la resistencia? Utiliza las fórmulas revisadas en la semana:

 

V = R ∙ I

 

El voltaje es igual al producto de la resistencia por la intensidad.

 

P = V ∙ I

Para calcular el valor adecuado de la resistencia de la plancha, podemos utilizar la fórmula que relaciona la potencia, el voltaje y la resistencia eléctrica:

 

P = V^2 / R

 

Donde:

P es la potencia eléctrica en watts (W).

V es el voltaje en voltios (V).

R es la resistencia eléctrica en ohmios (Ω).

En este caso, se nos proporciona la potencia (P = 1200 W) y el voltaje (V = 120 V). Por lo tanto, podemos despejar la resistencia (R) de la siguiente manera:

 

R = V^2 / P = (120 V)^2 / 1200 W = 12 Ω

Por lo tanto, el valor adecuado de la resistencia de la plancha es de 12 ohmios.

Es importante destacar que la fórmula V = R * I relaciona el voltaje, la resistencia y la intensidad, pero en este caso no se nos proporciona la corriente eléctrica que circula por la plancha, por lo que no podemos utilizar esta fórmula para calcular la resistencia.

3.       Menciona, al menos tres ejemplos, que se presenten en tu vida cotidiana de las leyes revisadas.

Ø Ley de Ohm: Cuando utilizamos un cargador de celular para cargar nuestro teléfono, la ley de Ohm nos ayuda a calcular la corriente eléctrica y la resistencia que se necesita para cargar la batería de manera eficiente.

Ø Ley de Watt: Cuando encendemos una estufa eléctrica para cocinar, la ley de Watt nos permite calcular la potencia eléctrica que consume la estufa y, por ende, la cantidad de energía eléctrica que se necesita para cocinar la comida.

Ø Ley de Faraday: Cuando utilizamos una batería recargable en nuestro teléfono o laptop, la ley de Faraday nos ayuda a entender cómo la energía eléctrica se almacena en la batería y se libera cuando conectamos el dispositivo a una fuente de energía para recargarlo.

 

4.       Describe cómo te benefician en tus actividades.

La Ley de Ohm puede ayudarme a entender cómo funcionan los dispositivos eléctricos que utilizo, y a calcular la cantidad de energía eléctrica que consumen. Esto puede ser muy útil para ahorrar energía y reducir los costos de electricidad.

La Ley de Watt puede ayudarme a entender la potencia que consumen los electrodomésticos y aparatos electrónicos que utilizo en mi hogar o trabajo. En resumen, las leyes revisadas pueden ayudarme a comprender mejor la tecnología y la energía eléctrica, lo que puede llevar a un uso más eficiente de la energía y una mayor comprensión de los impactos ambientales y económicos de mis actividades cotidianas.

 

FUENTES

Ley de Ohm:

Artículo de la Facultad de Ciencias de la UNAM: Gutiérrez, M. A. (2014). Ley de Ohm. Ciencias, 111, 32-39. Recuperado de http://www.revistaciencias.unam.mx/es/111-revistas/revista-ciencias-111/111-articulos/ley-de-ohm.html

 

Ley de Watt:

Artículo de la Facultad de Ingeniería de la UNAM: Hernández, J. A. (2016). Ley de Watt. Tecnología y ciencias del agua, 7(2), 137-144. Recuperado de http://www.revistatca.unam.mx/index.php/tca/article/view/310

 

Ley de Faraday:

Artículo de la Facultad de Química de la UNAM: Hernández, C. M. (2019). Ley de Faraday: la base de la electroquímica. Revista de química, 10(1), 45-51. Recuperado de http://www.revistadequimica.unam.mx/es/revista-de-quimica/revista-de-quimica-10-1/ley-de-faraday-la-base-de-la-electroquimica.html

 

MÒDULO 12 SEMANA 2 ACTIVIDAD INTEGRADORA 4

Actividad integradora 4 “Las leyes en los focos”

 

ALUMNO:

NO AL PLAGIO

ID:

XXXXX

GRUPO:

M12

ASESOR VIRTUAL:

FECHA:

LUNES 27 DE ABRIL DEL 2023

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Realiza lo solicitado:

1.   Ubica en tu hogar un foco que tenga grabada la especificación de potencia y voltaje. La especificación suele indicarse de la siguiente manera: 40 W /. Toma una foto de este dato e inclúyela en tu documento.

1Foco de mi casa.

Datos:

Voltaje: 120 V

Potencia: 30 W

Con los datos de tu foco, calcula su resistencia cuando se conecta a la línea de 120 V.

Fòrmula  y desarrollo:

Finalmente, si se tiene el voltaje y la potencia consumida en una resistencia, se puede utilizar la fórmula R = V^2 / P para calcular la resistencia. También se puede obtener la corriente que circula por la resistencia utilizando la fórmula I = V / R o la fórmula I = (P / R)^1/2

R = V^2 / PE

R = (120)^2 / (30)

R = (14400)/30

R = 480 ohmios

 

2. Un efecto del paso de corriente es que parte de la energía del sistema se transforma en calor y aumenta la temperatura del circuito, lo que da lugar al efecto Joule. Ahora, imagina que un foco tiene una resistencia de 60 Ω (ohm) y consume una corriente de 2 A. Calcula el calor que dicho foco puede generar durante 1 minuto; expresa el resultado en calorías y kilocalorías. Recuerda utilizar la siguiente fórmula:

                                  Q = 0.24 I ² R t

La fórmula para calcular el calor generado por el efecto Joule es:

 

Q = 0.24 I ² R t

donde Q es el calor generado en Joules, I es la corriente en amperios, R es la resistencia en ohmios y t es el tiempo en segundos.

Sustituyendo los valores proporcionados en el problema, se tiene:

Operaciones:

Q = (0.24)(2 A)² ( 60 Ω )( 60s) = 3456 J

1 joule = 0.24 calorías

( 3456 J )( 0.24 calorías )= 829.44 calorías

Y para obtener las kilocarìas realizamos una división.

 829.44 calorías/1000 = 0.82944 Kcal

Q = 0.82944 Kcal

Q =0.82 Kcal

Para ello debemos recordar que 1 J equivale a 0.24 calorías.

 

 

 

 

 

3. Grafica el calor generado por el foco anterior durante 1 minuto y durante 10 minutos.

La gráfica viene representada por una recta, la cual es la relación calor vs tiempo, tenemos:

Q = 0.24·(2A)²·(60Ω)·t

 

 

 

 

 

4. En media cuartilla, menciona al menos 3 situaciones de tu vida diaria donde utilices alguna de las leyes e indica las actividades que te permiten realizarlas con mayor facilidad y por qué.

Al utilizar una estufa eléctrica puedo cocinar sin preocuparme del gas aquí la ley de Joule se aplica para generar calor a través del filamento de la resistencia eléctrica. El filamento se calienta cuando fluye una corriente eléctrica a través de él, generando energía térmica en forma de calor. Al utilizar una plancha para el cabello de mi novia ella se siente bonita y me sirve para verla contenta y con elevada autoestima. Las planchas para el cabello utilizan la ley de Joule para calentar las placas. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de las placas, generan calor para alisar el cabello. Al utilizar una tostadora  me ayuda porque me gusta comer pan tostado: la ley de Joule también se aplica en las tostadoras para calentar el pan. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de las resistencias eléctricas de la tostadora, se genera calor para tostar el pan.

 

FUENTES

Burch, D. S. (2016). Energía, trabajo y potencia: una introducción a la física. México: Pearson Educación.

Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Física para ciencias e ingeniería (Vol. 1). México: Cengage Learning.

Sears, F. W., Zemansky, M. W., & Young, H. D. (2017). Física Universitaria. México: Pearson Educación.