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La actividad científica., Ejercicios de Física

Soluciones Tema 0 , 4º ESO Física y química ,libro editorial Anaya

Tipo: Ejercicios

2019/2020

Subido el 05/10/2020

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ESO
Física y Química 4
Actividades de los epígrafes
1
La actividad científica
1 Investigación científica
Página 11
1 Explica con tus palabras cómo surge y evoluciona el conocimiento científico.
El conocimiento científico surge de la necesidad de dar respuesta a un problema, y evolu-
ciona según un proceso hipotético-deductivo. Consultar la explicación del método que se
ofrece en el cuadro inferior de la página 10.
2 En el siguiente relato, identifica las etapas del método científico (adaptado del libro
Grandes ideas de la ciencia, de Isaac Asimov):
«A finales del siglo xviii se pensaba que el calor era un fluido ingrávido al que llamaban
calórico, de modo que los cuerpos más calientes lo contenían en mayor cantidad. En
aquella época, B. Thompson, que trabajaba en una fábrica de cañones, se preguntó
por qué al taladrar el metal se calentaban tanto este como la broca. La explicación
que se daba es que, al romper el metal, el calórico se desprendía, pero, no conforme,
Thompson utilizó una broca roma y observó que, pese a no romper el metal, las piezas
se seguían calentando. Eso le hizo ver que el calórico no se desprendía por la rotura del
metal, y que quizá no procediese de este, que inicialmente estaba frío. Finalmente, lle-
gó al convencimiento de que el calor no era un fluido, sino una forma de movimiento».
Problema: ¿qué es el calor? / Hipótesis: no es algo que contengan los cuerpos, sino que se
asocia a la fricción entre ellos / Experimento: taladrar un cañón con una broca roma / Re-
sultados: pese a no romper el metal, tanto este como la broca se calientan / Conclusiones:
el calórico no es un fluido que se desprenda al romper el metal, por lo que no es un fluido
sino una forma de movimiento.
3 ¿Por qué se considera a Galileo Galilei el «padre de la ciencia moderna»? Busca
información y argumenta la fiabilidad de las fuentes consultadas.
A Galileo se le atribuye ser el pionero en el uso de un método hipotético-deductivo.
4 ¿Por qué se habla de la ley de conservación de la masa en lugar de la teoría de la con-
servación de la masa? ¿Y por qué de la teoría atómica de Dalton, en lugar de la ley
atómica de Dalton?
La ley de la conservación de la masa describe lo que ocurre en las reacciones químicas,
pero no explica la razón de ello; por eso es ley en lugar de teoría. La explicación de que la
masa se conserve, entre otras leyes, se consigue a partir de la teoría atómica de Dalton. Al
proporcionar explicación, en lugar de descripción, se trata de una teoría.
5 En los libros más antiguos se habla de la hipótesis de Avogadro y, en los más modernos,
de la ley de Avogadro. ¿A qué crees que se debe?
A día de hoy, la hipótesis se ha contrastado en numerosas ocasiones, por lo que ha pasado
a ser ley (en este caso, ley teórica).
6 Analiza las distintas acepciones del término «teoría» en el DRAE. ¿Cuál se acerca más a
la que se presenta en este libro? ¿Con qué otro término podría confundirse?
La que más se acerca es la que define teoría como «Serie de las leyes que sirven para rela-
cionar determinado orden de fenómenos». Las otras acepciones se pueden confundir con
el concepto epistemológico de hipótesis.
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ESO

Física y Química 4

Actividades de los epígrafes

La actividad científica

1 Investigación científica

Página 11

1 Explica con tus palabras cómo surge y evoluciona el conocimiento científico.

El conocimiento científico surge de la necesidad de dar respuesta a un problema, y evolu-

ciona según un proceso hipotético-deductivo. Consultar la explicación del método que se

ofrece en el cuadro inferior de la página 10.

2 En el siguiente relato, identifica las etapas del método científico (adaptado del libro

Grandes ideas de la ciencia, de Isaac Asimov):

«A finales del siglo xviii se pensaba que el calor era un fluido ingrávido al que llamaban

calórico, de modo que los cuerpos más calientes lo contenían en mayor cantidad. En

aquella época, B. Thompson, que trabajaba en una fábrica de cañones, se preguntó

por qué al taladrar el metal se calentaban tanto este como la broca. La explicación

que se daba es que, al romper el metal, el calórico se desprendía, pero, no conforme,

Thompson utilizó una broca roma y observó que, pese a no romper el metal, las piezas

se seguían calentando. Eso le hizo ver que el calórico no se desprendía por la rotura del

metal, y que quizá no procediese de este, que inicialmente estaba frío. Finalmente, lle-

gó al convencimiento de que el calor no era un fluido, sino una forma de movimiento».

Problema: ¿qué es el calor? / Hipótesis: no es algo que contengan los cuerpos, sino que se

asocia a la fricción entre ellos / Experimento: taladrar un cañón con una broca roma / Re-

sultados: pese a no romper el metal, tanto este como la broca se calientan / Conclusiones:

el calórico no es un fluido que se desprenda al romper el metal, por lo que no es un fluido

sino una forma de movimiento.

3 ¿Por qué se considera a Galileo Galilei el «padre de la ciencia moderna»? Busca

información y argumenta la fiabilidad de las fuentes consultadas.

A Galileo se le atribuye ser el pionero en el uso de un método hipotético-deductivo.

4 ¿Por qué se habla de la ley de conservación de la masa en lugar de la teoría de la con-

servación de la masa? ¿Y por qué de la teoría atómica de Dalton, en lugar de la ley

atómica de Dalton?

La ley de la conservación de la masa describe lo que ocurre en las reacciones químicas,

pero no explica la razón de ello; por eso es ley en lugar de teoría. La explicación de que la

masa se conserve, entre otras leyes, se consigue a partir de la teoría atómica de Dalton. Al

proporcionar explicación, en lugar de descripción, se trata de una teoría.

5 En los libros más antiguos se habla de la hipótesis de Avogadro y, en los más modernos,

de la ley de Avogadro. ¿A qué crees que se debe?

A día de hoy, la hipótesis se ha contrastado en numerosas ocasiones, por lo que ha pasado

a ser ley (en este caso, ley teórica).

6 Analiza las distintas acepciones del término «teoría» en el DRAE. ¿Cuál se acerca más a

la que se presenta en este libro? ¿Con qué otro término podría confundirse?

La que más se acerca es la que define teoría como «Serie de las leyes que sirven para rela-

cionar determinado orden de fenómenos». Las otras acepciones se pueden confundir con

el concepto epistemológico de hipótesis.

Física y Química 4

Actividades de los epígrafes

7 En muchas series de televisión, para dar respuesta a un problema, los protagonistas afir-

man tener «una teoría». ¿Se utiliza el término de modo correcto, desde el punto de vista

de la terminología científica? ¿Cuál te parece más adecuado? Razona tus respuestas.

Se debería hablar de «hipótesis», entendida como conjetura, o posible respuesta al problema.

8 Indica una teoría y una ley física, diferentes de las mencionadas en estas páginas, y

explica por qué lo son. Si lo necesitas, repasa algún contenido estudiado en cursos

anteriores.

Se puede acudir a la ley de gravitación universal, que describe la atracción gravitatoria entre

cuerpos sin dar explicación al fenómeno (lo que se hace en la Teoría General de la Relati-

vidad), y a la teoría cinética de la materia, que explica numerosas leyes de los gases, entre

otros fenómenos.

9 Resume, con un par de frases, el texto de esta página referido a la teoría atómica de

Dalton, extrayendo las ideas principales en relación a los contenidos de estas páginas.

Las leyes describen y las teorías explican. Son modos de conocimiento diferentes, por lo

que nunca podrán las unas convertirse en las otras. Además, la aceptación de una ley por la

comunidad científica no siempre es inmediata.

Página 13

10 Una fábrica de collares magnéticos utiliza el siguiente mensaje publicitario:

La energía electromagnética tiene propiedades beneficiosas para nuestro organismo, y

todas estas propiedades se han unido en un nuevo producto: los collares magnéticos.

Estos collares son una gran innovación que combina tres de las más novedosas tecno-

logías: la tecnología magnética, que emplea diminutos imanes que, inspirados por el

campo magnético terrestre, estimulan el metabolismo; la tecnología de infrarrojo de

onda larga, que refleja la energía negativa por un efecto de calentamiento progresivo;

y la tecnología de aniones naturales, que libera el tipo de iones presentes en bosques y

lagos, proporcionando la sensación de relajación que se alcanza en esos lugares.

Extrae de él la terminología científica. ¿Se trata de conocimiento científico? ¿Por qué?

La terminología científica es abundante: energía electromagnética, magnetismo, campo

magnético, metabolismo, infrarrojo de onda larga, energía negativa, calentamiento, anio-

nes naturales, entre otros. Además, se hace alusión a la tecnología. Si bien este conoci-

miento pudiese haber surgido de la necesidad de resolver un problema (mejorar nuestro

organismo), no es contrastable ni reproducible. Para contrastarlo sería necesario establecer

cómo comprobar el aumento del metabolismo, la reflexión de la energía negativa y cuáles

son los aniones naturales presentes en bosques y lagos, sin entrar en la corrección de estos

términos, a lo que dedicamos la siguiente actividad. Finalmente, si llegásemos a consenso

sobre las cuestiones anteriores, este conocimiento no es reproducible, pues muchos de los

resultados se basarían en sensaciones y sentimientos, con la subjetividad que ello supone.

11 De las expresiones con terminología científica de la actividad anterior, ¿cuáles utilizan

los conceptos científicos de modo inadecuado? Razona tu respuesta.

En cuanto a la tecnología magnética, los imanes no se inspiran por el campo magnético

terrestre, sino que se orientan. Al respecto, es posible admitir que los campos magnéticos

pueden estimular el metabolismo, aunque no hasta el punto de curar enfermedades ter-

minales como a veces se oye en mensajes de magnetoterapia. En cuanto a la tecnología

de infrarrojos de onda larga, el término «energía negativa» no tiene sentido físico según se

utiliza. Por último, la tecnología de aniones naturales afirma que en bosques y lagos existen

aniones que producen sensación de relajación, cuestión que queda lejos de ser científica.

Física y Química 4

Actividades de los epígrafes

Página 15

17 En la siguiente imagen, ¿qué modelo se utiliza? Cada bolita, ¿qué representa? Aparte

de con los modelos, ¿con qué contenidos de los apartados anteriores puede relacionar-

se? Argumenta tu respuesta.

5 átomos de carbono

8 átomos de oxígeno

4 moléculas de CO 2

1 átomo de carbono

Las imágenes utilizan el modelo de bolas, en el que, en este caso, cada bolita corresponde

a un átomo. Se trata de una explicación gráfica de la ley de conservación de la masa y la ley

de las proporciones definidas, mencionadas en el apartado 1.2.

18 Representa en un dibujo el modelo atómico de Thomson, y en otro el del Ruther-

ford. ¿Qué semejanzas y diferencias presentan? ¿Cuál se acerca más a la realidad?

¿Cómo se supo? ¿La representa fielmente?

La semejanza entre los dos modelos es la presencia de carga positiva y negativa, que

derivan en un átomo neutro. Como diferencia, en el de Thomson la carga positiva se

distribuye de modo continuo en una zona del espacio, con los electrones incrustados en

ella, y en el de Rutherford lo hace en partículas situadas en el núcleo, acercándose más

a la realidad. Ninguno representa fielmente la realidad, no solo por no contener neu-

trones sino por la disposición de los electrones en el átomo, pues se trata de modelos

clásicos.

Carga

positiva

Modelo de Thomson

Electrones Electrones

Carga

positiva

Modelo de Rutherford

Física y Química 4

Actividades de los epígrafes

19 En muchos libros encontrarás imágenes similares a la siguiente para representar

el sistema solar. ¿Se trata de un modelo? ¿Por qué? Con lo que conoces de cursos pa-

sados, ¿qué críticas le podrías hacer?

Se trata de un modelo, ya que se trata de una representación simplificada de la realidad,

mucho más compleja. Como críticas principales, destacar que no está a escala (es imposible

representarlo a escala de tamaños y distancias en una imagen de un libro) y que los planetas

se presentan alineados, situación altamente improbable.

20 Cuando en 2012 se publicó la noticia del posible descubrimiento del bosón de

Higgs, hubo quien preguntó: ¿para qué sirve? Infórmate y responde a estas personas.

Esta actividad se relaciona con los contenidos trabajados sobre investigación básica. La si-

tuación es análoga a la que se vivió cuando se descubrió el electrón, o la inducción electro-

magnética, ya que en aquel momento no se conocía utilidad, pero estos dos descubrimien-

tos fueron la base de la electrónica y la energía eléctrica, respectivamente, tan presentes en

nuestra vida cotidiana. El bosón de Higgs, aparte de consolidar nuestro conocimiento sobre

la constitución de la materia, puede llegar a tener utilidad directa en sociedades futuras,

pero, como en otras ocasiones, para ello habrá que esperar a disponer de un desarrollo

tecnológico adecuado.

2 Magnitudes físicas y unidades

Página 16

Trabaja con la imagen

Representa, utilizando el modelo de punto material, un cuerpo sobre el que actúan tres

fuerzas: una horizontal, otra de sentido contrario y de módulo doble, y otra perpendicular

a ambas de módulo mitad que el de la primera.

La representación pedida es la siguiente:

Y

X

F 2 F 1

F 3

Física y Química 4

Actividades de los epígrafes

b) Para w = 2 $ A – 3 $ B

8 8 8 queda:

X

Y

4

3

2

1

1 2 3 4 5 6 7 8 0

2 · A

–3 · B 2 · A – 3 · B

w ( 2 A ) ( 3 B ) 64 81 12 u

2 2 = $ + $ = + =

25 Descompón el vector A

8

  • B

8 de la actividad anterior en dos ejes perpendicu-

lares, uno vertical y otro horizontal, y en el mismo sistema de ejes pero girado 30° en

sentido antihorario (puedes consultar la separata).

La representación gráfica de la descomposición en los ejes horizontal y vertical es:

X

Y

4

3

2

1

1 2 3 4 0

R = R (^) x + Ry R (^) y

Rx

Y la representación de la descomposición en el sistema de ejes girado 30° es:

X'

Y'

30°

30°

R = Rx' + Ry'

Ry'

Rx'

Física y Química 4

Actividades de los epígrafes

Página 19

26 La masa de un objeto es de 750 g. Exprésala en kilogramos y en miligramos.

Conviene acostumbrar al alumnado a utilizar factores de conversión para los cambios de

unidades:

750 g g

kg , kg 1000

750 g g

mg , mg 1

5 $ = $

27 Para las magnitudes escalares masa, longitud, tiempo y temperatura, propón dos uni-

dades que no pertenezcan al Sistema Internacional, y que tampoco sean múltiplos o

submúltiplos de ellas. En cada caso, relaciónalas con las unidades SI.

La respuesta puede ser variada; se proponen algunos ejemplos. Masa: tonelada (1 t = 1 000 kg)

y unidad de masa atómica (1 u = 1,66 · 10

  • kg). Longitud: milla (1 milla = 1 609,3 m) y pul-

gada (0,0254 m). Tiempo: minuto (1 min = 60 s) y día (1 día = 86 400 s).

28 Deduce la dimensión de las magnitudes derivadas de la página anterior e indica, para

cada una de ellas, dos posibles unidades.

Se presenta la solución en la siguiente tabla:

Magnitud Dimensión Unidades

Superficie L 2 cm 2 , km 2

Volumen L

3 mm

3 , dam

3

Densidad M í L

  • mg/m 3 , kg/mm 3

Velocidad L í T

  • dm/ms, cm/día

Aceleración L í T

  • m/cs 2 , cm/ds 2

Fuerza M í L í T

  • g í cm/s 2 , kg í mm/cs 2

Presión M í L

  • í T - cg/(mm í ms 2 ), Tg/(m í cs) 2

Energía M í L 2 í T

  • Gg í mm 2 /s 2 , kg í m 2 /s 2

29 Verifica la homogeneidad de la ecuación del espacio recorrido en un movimiento uni-

formemente acelerado, cuya expresión analítica es:

D

s v t a t 0

2 = $ + $ $

Para comprobar la homogeneidad hay que verificar que las dimensiones de los dos miem-

bros de la ecuación son iguales:

D L

L T L

/ / L T T L

T

s

v t v t

1 2 a t 1 2 a t 1

0 0

1

2 2 2 2

6

6

6

6

6

6

@ 6

@

@

@

@

@

@

@

La ecuación, por tanto, es dimensionalmente homogénea, pues todos los sumandos tienen

dimensión de longitud.

Física y Química 4

Actividades de los epígrafes

31 Expresa las medidas anteriores, indicando el error absoluto.

Se añaden los errores absolutos (sensibilidad del instrumento) a las medidas:

a) l = 71 ± 1 cm. b) m = 24,5 ± 0,1 g. c) t = 2,35 ± 0,01 s.

d) l = 35,7 ± 0,1 cm. e) m = 1 235 ± 1 g. f) t = 23,7 ± 0,1 s.

32 De las medidas del alto y el ancho de la hoja de tamaño A4, ¿cuál es de mejor calidad?

Para determinar qué medida es de mayor calidad se calcula el error relativo:

  • Alto: e , , % mm

mm

297

r =^ =^ 0 0034^ =0 34

  • Ancho: e mm

mm , , % 2

r =^ =^48 =^48

Al ser menor el error relativo en la medida del alto, es esta la de mejor calidad.

Página 23

33 Redondea a la centésima:

a) 3,124. b) 15,357. c) 9,5850. d) 0,2350.

Es fácil llegar a los resultados sin más que aplicar las reglas de redondeo:

a) 3,12. b) 15,36. c) 9,58 d) 0,24.

34 Indica qué medidas están mal expresadas, y exprésalas correctamente:

a) t = 1,236 ± 0,15 g. b) m = 15,4 ± 0,1 g. c) l = 3,98 ± 0,1 cm.

Están mal expresadas la a y la c. La primera porque el error absoluto tienen más de una

cifra significativa y la segunda porque la posición de la última cifra decimal del valor de la

medida (centésima) no coincide con la de la cifra significativa del error absoluto (décima).

Aplicando las reglas de redondeo y el hecho de que el error absoluto solo puede tener una

cifra significativa, obtenemos:

a) t = 1,2 ± 0,2 s. c) l = 4,0 ± 0,1 cm.

35 Con una balanza digital de sensibilidad 1 cg se realizan las siguientes medidas de la

masa de un objeto:

m 1 = 12,00 g ; m 2 = 11,89 g ; m 3 = 11,94 g ; m 4 = 12,07 g

Expresa el resultado de la medida.

Recuerda que para ello debes calcular la media aritmética y la dispersión estadística,

y comprobar si es mayor o menor que la sensibilidad de la balanza; por último, has de

aplicar las reglas de redondeo y expresar correctamente la medida.

Se ofrecen los cálculos en la siguiente tabla:

m (g) mm

— (g) D m (g)

12,00 0,

0,

11,89 –0,

11,94 –0,

12,07 0,

m

— = 11,975 g

Física y Química 4

Actividades de los epígrafes

Dado que la dispersión estadística, D m , es mayor que la sensibilidad de la balanza (0,01 g),

se toma aquella como error absoluto de la medida. Redondeada a la centésima, para que

solo tenga una cifra significativa, queda:

Δ m = 0,04 g

Finalmente, redondeando la media aritmética a la centésima se obtiene la expresión de la

medida:

m = 11,98 ± 0,04 g

4 Análisis de datos experimentales

Página 24

Trabaja con la imagen

Representa gráficamente la velocidad de un móvil que durante cinco segundos se mueve

con velocidad constante.

Aparte de las relaciones de proporcionalidad estudiadas, la constancia de una magnitud es

algo a lo que la ciencia acude con frecuencia, por lo que interesa que el alumnado conozca el

modo de expresarlo gráficamente. La gráfica solicitada es:

t

v

1 2 3 4 5

0

Página 25

36 La ley física del ejercicio resuelto 7 también se puede expresar en los siguientes

términos: «la altura es directamente proporcional al tiempo al cuadrado». Si esto es así,

al representar la altura en función del tiempo al cuadrado se debería obtener una línea

recta. Compruébalo.

Efectivamente, como veremos a continuación, si se representa la altura en función del tiem-

po al cuadrado se obtiene una línea recta con pendiente positiva, lo que nos permite ase-

gurar que la relación obtenida en el ejercicio resuelto 7 es correcta.

Para hacerlo, en primer lugar calculamos los valores del tiempo al cuadrado:

h 0 (m) t (s) t 2 (s 2 )

1,00 0,45 0,

1,50 0,57 0,

2,00 0,65 0,

2,50 0,72 0,

3,00 0,78 0,

Física y Química 4

Actividades finales

Taller de ciencias

Página 34

Organizo las ideas

El mapa conceptual debe ser completado de la siguiente forma:

Trabajo práctico

Página 35

1 Elabora un breve informe sobre el trabajo práctico, que contenga los apartados

descritos en la unidad.

El informe debe seguir la estructura presentada en el epígrafe 5 de esta unidad.

2 ¿Se ha confirmado tu hipótesis? ¿Por qué?

Se presta atención a la contrastación con la realidad. El alumnado debe argumentar si su

hipótesis ha sido contrastada o refutada.

3 ¿Coinciden las densidades obtenidas por los dos procedimientos? En caso negativo, ¿a

qué puede deberse?

Respuesta abierta, orientada al reconocimiento, por parte del alumnado, de los errores de

medida.

4 ¿De qué modo se podrían minimizar los errores cometidos en las medidas individuales?

Se podrían minimizar utilizando instrumentos de medida con mayor sensibilidad (menor

resolución).

Magnitudes físicas

pueden ser

se

expresa

como

quedan

descritas por

escalares

punto de módulo^ valor + unidad

aplicación

dirección sentido

se describen

mediante

vectoriales

hay dos

en cada

Física y Química 4

Actividades finales

5 Las magnitudes que intervienen en la práctica, ¿son fundamentales o derivadas? Sus

medidas, ¿han sido directas o indirectas?

La masa es una magnitud fundamental. El volumen y la densidad, derivadas. La medida de

la masa es directa, y las del volumen y la densidad, en este caso, indirectas.

6 ¿Podrías afirmar que has participado en un experimento científico? ¿Por qué?

No se ha participado en un experimento científico, pues no ha habido control de variables.

Se trata de una experiencia. Se podría transformar en experimento estudiando una variable

(por ejemplo, color, o fabricante), manteniendo las otras constantes.

7 Con la densidad obtenida, ¿crees que flotará la plastilina en agua?

La densidad de la plastilina es mayor que la del agua, por lo que, a priori, no flota en ella.

No obstante, depende de la forma que se le dé, pues si es, por ejemplo, una esfera, no

flota, pero si se le da forma de barco sí puede flotar (ver actividad siguiente).

8 Busca en Internet «plastilina flota» y vuelve a la cuestión anterior.

Se pretende que el alumnado reflexione sobre la respuesta a la actividad anterior después

de ver algún vídeo relacionado con lo comentado sobre la flotación de la plastilina.

Trabaja con lo aprendido

Página 36

Investigación científica

1 En el siguiente texto, identifica las etapas del método científico.

En la Grecia Antigua, el rey Hierón encargó una corona de oro y le quedó la duda de si

el orfebre habría sustituido parte del oro por plata, o cobre. Pidió a Arquímedes que

lo comprobase.

Arquímedes no sabía qué hacer. De haber sustituido oro por otros metales más ligeros

la corona ocuparía más espacio, pero no sabía cómo medir su volumen.

Un día se sumergió en una tinaja y observó cómo rebosaba el agua, y en ese momento

pensó que el volumen de un cuerpo coincide con el del agua que desplaza. Salió co-

rriendo, desnudo, gritando «¡Eureka!».

Introdujo la corona en un recipiente con agua y midió el volumen de agua que desplaza-

ba. Hizo lo mismo con un trozo de oro puro del mismo peso y… el rey ordenó ejecutar

al orfebre.

Problema: ¿Había sustituido el orfebre parte del oro por otro metal? Hipótesis: De ser así,

la corona ocuparía más volumen. Experimento: Comparó el agua que desplazaba la corona

con la que desplazaba un trozo de oro de la misma masa. Resultados: La corona desplazaba

más agua (ocupaba más volumen). Conclusiones: El orfebre había sustituido parte del oro

por otro metal. (Nota. Se puede aprovechar para comentar la serendipia).

2 Repasa el método científico y describe alguna situación cotidiana en la que pien-

ses que lo utilizas.

Pueden ser muchas. Por ejemplo, cuando algún dispositivo eléctrico no funciona, nuestra

mascota enferma, o cuando encontramos en el mismo establecimiento dos productos igua-

Física y Química 4

Actividades finales

10 Dos personas empujan un objeto con sendas fuerzas del mismo módulo, F = 90 N.

Representa la fuerza resultante, F (^) R

8 , y calcula su módulo, si las fuerzas se ejercen en…

a) … la misma dirección y sentido.

b) … la misma dirección y sentidos contrarios.

c) … direcciones perpendiculares.

a) F (^) R = F 1 (^) + F 2 = 90 + 90 = 180 N

F 1 FR

F 2

b) F (^) R = F 1 (^) – F 2 = 90 – 90 = 0

F 1

FR = 0

F 2

c) FR F F ( 90 90 ) 127 28, N

2 2 1

2 2

2 = + = + =

F 1

FR F 2

11 Indica a qué magnitudes corresponden los siguientes valores y exprésalos en el Sistema

Internacional utilizando notación científica: a) 18 Gm; b) 11,6 μs; c) 54 cg; d) 9,56 MN

(si lo necesitas, consulta la separata que acompaña al libro).

a) Longitud: l = 18 Gm = 1,8 í 10 10 m.

b) Tiempo: t = 11,6 μs = 1,16 í 10

  • s.

c) Masa: m = 54 cg = 5,4 í 10

  • kg.

d) Fuerzas: F = 9,56 MN = 9,56 í 10 6 N.

12 La aceleración de la gravedad terrestre la podemos encontrar expresada en m/s 2 y en

N/kg. Comprueba que en ambos casos tiene la misma ecuación de dimensiones.

Como la ecuación dimensional de la fuerza es [ F ] = M · L · T

  • y el newton es N = kg · m · s -

y resulta N/kg = m/s

2 .

13 La ecuación física que describe el comportamiento de los gases ideales es:

p · V = n · R · T

en la que p es la presión; V, el volumen; n, la cantidad de sustancia, y T, la temperatura

del gas. Determina la ecuación de dimensiones de la constante de los gases, R.

Si sustituimos en la expresión cada magnitud por sus dimensiones se obtiene (ver actividad

28 de los epígrafes):

[ p ] · [ V ] = [ n ] · [ R ] · [ T ] 8 M · L

  • · T - · L

3 = N · [ R ] · o 8 [ R ] = M · L

2 · T

  • · N - · o -

Física y Química 4

Actividades finales

14 Este curso estudiarás la ecuación general de la hidrostática: p = d · g · h ( p : presión;

d : densidad; g : aceleración de la gravedad; h : profundidad). Comprueba su homoge-

neidad dimensional.

Para comprobar la homogeneidad dimensional de la ecuación, determinamos la ecuación

de dimensiones de los dos miembros:

[ p ] = M · L

  • · T -

[ d ] · [ g ] · [ h ] = M · L

  • · L · T - · L = M · L - · T -

Los dos miembros tienen la misma ecuación de dimensiones, por lo que la ecuación general

de la hidrostática es dimensionalmente homogénea.

Página 37

Medida de magnitudes físicas

15 Con una balanza antigua se mide la masa de una pesa que marca 50 g, obteniendo un

valor m = 53,3 g. ¿Qué error relativo se ha cometido?

Para calcular el error relativo, en primer lugar se determina el absoluto, como diferencia

entre la medida obtenida y el valor real:

e (^) a = 53 3, g – 50 g =3 3, g

El error relativo se obtiene dividendo el error absoluto entre el valor real:

e

e

g

, g , , % m 5

r^6

a = = = =

16 Indica cuáles de las siguientes medidas están mal expresadas, y exprésalas correcta-

mente: a) t = 3,45 ± 0,01 s. b) V = 123 ± 2,5 mL. c) l = 3,46 ± 0,1 cm.

Están mal expresadas b) y c). La primera porque el error tiene más de una cifra significativa,

y la segunda porque el valor de la medida tiene más cifras decimales que el error. La expre-

sión correcta de estas medidas es:

b) V = 123 ± 3 mL. c) l = 3,5 ± 0,1 cm.

17 Se realizan tres medidas de la masa de un objeto (e a = 0,1 g): m 1 = 45,8 g, m 2 = 45,6 g;

m 3 = 46,1 g. ¿Cuál es el resultado final de la medida?

Para obtener el resultado final de la medida se calcula la media aritmética de las medidas

individuales y la dispersión estadística:

, g , g , g m , g 3

D m =0 1453, g

Como la dispersión estadística, redondeada a una cifra decimal, coincide con la sensibilidad

del instrumento de medida (0,1 g), será este valor el del error a considerar, y el resultado

de la medida es:

m = 45,8 ± 0,1 g

Física y Química 4

Actividades finales

a) S constante:

F

P

b) F constante:

S

P

20 ¿A qué tipo de movimiento corresponde cada una de las gráficas siguientes?

Las dos gráficas superiores corresponden a un m.r.u., y las dos inferiores, a un m.r.u.a.