PROBLEMA 1: UN REGADOR NOCTURNO PARA LAS VACACIONES.
Cuando se sale de vacaciones y no queda ninguna persona en la casa, uno de los problemas que se plantea es mantener regadas las plantas con cierta cantidad de agua diaria. Existen muchos recursos para evitar que se sequen las plantas en sus macetas por falta de riego. Uno de ellos utiliza un aparatito (regador nocturno) (ver figura), que aprovecha la variación de temperatura entre la noche y el día. El agua que ingresa desde el botellón a la ampolla, se difunde a través del algodón húmedo hacia la tierra de la maceta.
El regador se instala durante el día de tal manera que la presión en la ampolla sea la presión atmosférica.
En el extremo superior del algodón húmedo se forma un menisco de agua que, por tensión superficial, evita el ingreso de aire a la ampolla.
Suponga que el volumen de la ampolla es lo suficientemente grande como para poder despreciar las variaciones de volumen de la masa gaseosa debido a las variaciones de la cantidad de agua dentro de la ampolla, o por el ascenso o descenso de la columna de agua en el tubo delgado. Además, para simplificar los cálculos, suponga que durante el día la temperatura se mantiene constante e igual a , durante seis horas de la noche baja a y que la presión atmosférica permanece constante. Bajo estas condiciones calcule: a) La diferencia de altura máxima para que el regador efectivamente riegue la planta durante seis horas nocturnas. Suponga que el gotero en el extremo del tubo delgado, que está en el interior de la ampolla, se ha preparado para suministrar, en promedio, una gota de de diámetro cada . b) Calcule la cantidad mínima de agua que deberá contener el botellón si queremos asegurar un riego diario durante treinta días.
Datos: Presión de vapor de agua saturado a es igual a 9,16 mmHg; idem, a es igual a 23,55 mmHg. La presión atmosférica es equivalente a 760 mmHg ó a 10,33 m de una columna de agua.
Topic: Thermodynamics, Fluid Mechanics Metodi: Ideal Gas Law, Hydrostatic Equilibrium, Physical Modeling Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Gas, Container, Droplet Fonte: Testo (PDF) — p.1
PROBLEMA 1: UN IRRIGATORE NOTTURNO PER LE VACANZE.
Quando si parte per le vacanze e non rimane nessuna persona in casa, uno dei problemi che si pone è mantenere annaffiate le piante con una certa quantità d’acqua giornaliera. Esistono molti espedienti per evitare che le piante nei loro vasi si secchino per mancanza di irrigazione. Uno di essi utilizza un piccolo dispositivo (irrigatore notturno) (vedi figura), che sfrutta la variazione di temperatura tra la notte e il giorno. L’acqua che entra dal bottiglione al bulbo, si diffonde attraverso il cotone umido verso la terra del vaso.
L’irrigatore si installa durante il giorno in modo tale che la pressione nel bulbo sia la pressione atmosferica.
All’estremità superiore del cotone umido si forma un menisco d’acqua che, per tensione superficiale, impedisce l’ingresso dell’aria nel bulbo.
Si supponga che il volume dell’ampolla sia sufficientemente grande da poter trascurare le variazioni di volume della massa gassosa dovute alle variazioni della quantità d’acqua all’interno dell’ampolla, o per la salita o discesa della colonna d’acqua nel tubo sottile. Inoltre, per semplificare i calcoli, si supponga che durante il giorno la temperatura si mantenga costante e uguale a , durante sei ore della notte scenda a e che la pressione atmosferica rimanga costante. In queste condizioni calcoli: a) La differenza di altezza massima affinché l’annaffiatoio irrigui effettivamente la pianta durante sei ore notturne. Si supponga che il gocciolatore all’estremità del tubo sottile, che si trova all’interno dell’ampolla, sia stato preparato per fornire, in media, una goccia di di diametro ogni . b) Calcoli la quantità minima d’acqua che dovrà contenere il bottiglione se vogliamo assicurare un’irrigazione giornaliera per trenta giorni.
Dati: La pressione di vapore acqueo saturo a è uguale a 9,16 mmHg; idem, a è uguale a 23,55 mmHg. La pressione atmosferica equivale a 760 mmHg oppure a 10,33 m di una colonna d’acqua.
PROBLEM 1: A NIGHT WATERER FOR VACATIONS.
When you go on vacation and no one is left in the house, one of the problems that arises is keeping the plants watered with a certain amount of water daily. There are many resources to prevent plants in their pots from drying out due to lack of watering. One of them uses a small device (night waterer) (see figure), which takes advantage of the temperature variation between night and day. The water that enters from the bottle into the bulb diffuses through the wet cotton into the soil of the pot.
The waterer is installed during the day in such a way that the pressure in the bulb is atmospheric pressure.
At the upper end of the wet cotton, a water meniscus forms which, due to surface tension, prevents air from entering the bulb.
Assume that the volume of the bulb is large enough that the volume variations of the gaseous mass due to variations in the amount of water inside the bulb, or due to the rise or fall of the water column in the thin tube, can be neglected. Moreover, to simplify the calculations, assume that during the day the temperature remains constant and equal to , that during six hours of the night it drops to , and that the atmospheric pressure remains constant. Under these conditions, calculate: a) The maximum height difference so that the irrigator effectively waters the plant during six nighttime hours. Assume that the dripper at the end of the thin tube, which is inside the bulb, has been prepared to supply, on average, one drop of in diameter every . b) Calculate the minimum amount of water that the large bottle must contain if we want to ensure daily watering for thirty days.
Data: The vapor pressure of saturated water at is equal to 9.16 mmHg; likewise, at it is equal to 23.55 mmHg. The atmospheric pressure is equivalent to 760 mmHg or to 10.33 m of a water column.
PROBLEMA 2: UN PROBLEMA EN LAS VACACIONES.
En una parada para acampar y descansar, una familia en vacaciones descubre que a la casilla rodante que le habían prestado, le faltaba la batería. Deciden entonces usar la batería de del automóvil para alimentar la instalación pero previamente tienen que hacer algunas modificaciones en el circuito debido a que las lámparas disponibles son para . Hay dos lámparas de y siete de .
Se desea iluminar lo mejor posible la zona exterior frente a la casilla y proveer iluminación mínima detrás de la misma y en su interior. a) Sabiendo que ninguna de las lámparas soporta una sobre tensión mayor que , proponga un circuito de conexión de las mismas que utilice necesariamente las dos lámparas de . b) En el supuesto caso que una de las lámparas de se deteriore, ¿como modificaría Ud. el circuito para seguir usando la otra lámpara de ?
Nota: En todos los casos resuelva los circuitos propuestos dando los valores de las corrientes que circulan en cada rama. La batería es de , y su resistencia es de . La resistencia interna de la batería y las resistencias nominales de las lámparas se suponen constantes.
Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Battery, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.2
PROBLEMA 2: Un problema nelle vacanze.
In una sosta per campeggiare e riposare, una famiglia in vacanza scopre che la casella La batteria era in mancanza. Decidono quindi di utilizzare la batteria del la macchina per alimentare l’impianto ma in precedenza hanno bisogno di fare alcune modifiche in il circuito perché le lampade disponibili sono per . Ci sono due lampade di e sette di .
Si desidera illuminare il più possibile la zona esterna di fronte alla casella e fornire illuminazione
- Beh, non è così. a) Sapendo che nessuna lampada supporta un sovraccarico superiore a , proponga un circuito di connessione di tali lampe che utilizza necessariamente le lampade . b) Se una delle lampade di si deteriori, come modificare? il circuito per continuare a usare l’altra lampada di ?
Nota: In tutti i casi risolve i circuiti proposti dando i valori dei correnti che circolano in ogni ramo. La batteria è di , e la sua resistenza è di . La resistenza interna della batteria e le le resistenze nominali delle lampade sono presunte costanti.
Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Battery, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.2
Problem 2: A problem with the holidays.
At a camping and rest stop, a family on vacation discovers that the box The wheel that they had lent him, the battery was missing. They then decide to use the battery of the The new system is designed to provide a high-speed car to power the installation but they have to make some modifications in advance the circuit because the lamps available are for . Hay dos lámparas de y siete de .
The outer area in front of the box should be illuminated as best as possible and lighting provided The minimum behind it and inside it. (a) Knowing that no lamp supports an overvoltage greater than , propose a a connection circuit of the same which necessarily uses the two lamps. (b) If one of the lamps of deteriorates, how would you modify it? the circuit to continue using the other lamp of ?
Note: In all cases solve the proposed circuits by giving the values of the currents that They circulate in every branch. The battery is , and its resistance is . The internal resistance of the battery and the nominal resistance of lamps is assumed to be constant.
Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Battery, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.2
PROBLEMA 3: UNA BALANZA DE RESORTE.
Una balanza de resorte es un dispositivo similar al esquematizado en la figura. Si se suspende un cuerpo de ella el resorte se estira y la fuerza que el mismo aplica al objeto suspendido es directamente proporcional a dicho estiramiento (; : fuerza ejercida por el resorte; : constante elástica del resorte; : estiramiento del resorte).
Considere una balanza de resorte en la ciudad de Córdoba ( de latitud sur); la longitud del resorte, cuando no hay ningún cuerpo colocado en su platillo, es y el valor de la constante elástica es .
Se coloca ahora en el platillo de la balanza un cuerpo de masa y una vez alcanzado el equilibrio se observa que el estiramiento del resorte es de .
Se pide: a) Dibujar un diagrama vectorial con todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. b) Determinar el valor de a partir de la medición hecha con la balanza, expresándolo en kg. c) ¿En cuánto difiere el valor del peso del cuerpo, dado por la balanza, del producto ? ( es la aceleración de la gravedad del lugar). d) Qué ángulo forma el eje del resorte con la dirección definida por el radio terrestre del lugar, supuesta la tierra de forma esférica?. e) Ubique el o los lugares sobre la Tierra donde el valor del peso, medido por la balanza, coincida con el valor (justifique su respuesta). f) Ubique el o los lugares sobre la Tierra donde el peso indicado por la balanza sea mínimo (justifique su respuesta). g) Ubique el o los lugares sobre la Tierra donde el eje del resorte coincide con la dirección definida por el radio terrestre del lugar (justifique su respuesta).
Datos: Radio de la tierra= 6.400 km; PRUEBA EXPERIMENTAL.
ENERGÍA DE UNA PILA COMÚN.
Objetivo:
Determinar la energía entregada por una pila común a la resistencia dada, en uso ininterrumpido hasta agotar la pila.
Con los elementos provistos que considere necesarios, diseñe y arme un dispositivo experimental a tal fin.
Elementos: • Una pila común. • Una resistencia de alambre. • Un termo. • Un termómetro. • Una probeta graduada. • Un recipiente común. • Conectores y cables. • Papel milimetrado. • Dos multímetros. • Disponibilidad de agua a temperatura ambiente y a otras temperaturas.
Requerimientos: Sólo podrá utilizar los elementos provistos, papel, lápiz o bolígrafo, regla y calculadora no programable. Al finalizar el trabajo deberá entregar un informe que incluya los siguientes puntos: • Diagrama del dispositivo experimental montado. • Descripción y fundamentación del diseño experimental utilizado. • Valores obtenidos en las mediciones realizadas. • Resultado obtenido de la magnitud solicitada. • Error del resultado. • Comentarios que desee realizar.
NOTA: Si utiliza uno de los instrumentos como amperímetro use la llave selectora en 10A y la conexión de 10A. Si lo usa como voltímetro ponga la llave selectora en DCV - 2000m (hasta 2000 mV). No cambie la posición de la llave selectora con el instrumento conectado. Al terminar, desconecte el instrumento y ponga la llave selectora en OFF.
Topic: Newtonian Mechanics, Rotational Dynamics, Thermodynamics Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Experimental Data Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Experimental Data Analysis Objects: Spring, Planet Fonte: Testo (PDF) — p.2
PROBLEMA 3: Un equilibrio di risorsa.
Una bilancia di primavera è un dispositivo simile il diagramma nella figura. Se si sospende un corpo di essa la primavera si estende e la forza che lo stesso Applica direttamente all’oggetto sospeso proporzionale a tale estensione (; : forza ejercida por el resorte; : constante elástica del resorte; : estensione della molla).
Considera un bilancio di primavera in città di Córdoba ( di latitudine sud); la lunghezza della primavera, Quando non c’è nessun corpo posto nel suo piatto, è e il valore della costante elastica è .
Si mette ora sul piatto della bilancia un corpo di massa e una volta raggiunto l’equilibrio si osserva che l’estensione della molla è .
Si chiede: a) Disegnare un diagramma vettoriale con tutte le forze che agiscono sul corpo. b) Determinare il valore di a partire dalla misurazione fatto con la bilancia, espresso in kg. (c) Quanto differisce il valore del peso corporeo, dato per il prodotto ? ( è l’accelerazione di gravità del luogo). d) Qual è l’angolo che forma l’asse della sorgente con la direzione definita dal raggio terrestre del luogo; Suppone la terra come sfera. e) Localizza il (i) luogo (i) sulla Terra in cui il valore del peso, misurato dalla bilancia, corrisponde a il valore (giustifica la tua risposta). f) Localizza il (i) luogo (i) sulla Terra in cui il peso indicato dalla bilancia è minimo (justifique) la sua risposta). g) Localizza il (i) luogo (i) sulla Terra dove l’asse della primavera coincide con la direzione definita per il raggio terrestre del luogo (giustifica la tua risposta).
Dati: Radius terrestre = 6.400 km; Prova sperimentale.
Energia di una pietra comune.
Obiettivo:
Determinare l’energia fornita da una pila comune alla resistenza data in uso Ininterrottamente fino a quando non si esaurisce la pila.
Con gli elementi forniti che ritenga necessari, progettare e armare un dispositivo la ricerca di un’organizzazione che si sviluppi in un ambiente di ricerca e di ricerca.
Elementi: • Una pila comune. • resistenza al filo. • Un termo. • Un termometro. • Una prova graduata. • Un contenitore comune. • connettori e cavi. • Carta millimetrica. • Due multimetro. • Disponibilità di acqua a temperatura ambiente e a altre temperature.
Requisiti: potrà utilizzare solo gli elementi forniti, carta, penna o penna, scheda e calcolatore non programmabile. Al termine del lavoro, deve presentare un rapporto che includa le i seguenti punti: • Diagramma del dispositivo sperimentale montato. • Descrizione e motivazione del progetto sperimentale utilizzato. • Valori ottenuti dalle misurazioni effettuate. • Risultato ottenuto dalla quantità richiesta. • Errore di risultato. • Commenti che desiderate fare.
NOTA: se si utilizza uno degli strumenti come ampere, si utilizza la chiave selezionatrice in 10A e la connessione 10A. Se lo usi come voltometro, metti la chiave di selezione a DCV - 2000m (fino a 2000m). mV). Non cambiare la posizione della chiave selezionatrice con l’apparecchio collegato. Finendo, spegnere l’apparecchio e mettere la chiave selezionatrice in OFF.
Topic: Newtonian Mechanics, Rotational Dynamics, Thermodynamics Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition, Experimental Data Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Experimental Data Analysis Objects: Spring, Planet Fonte: Testo (PDF) — p.2
PROBLEM 3: A SPRING SCALE.
A spring scale is a device similar to the one outlined in the figure. If a body is suspended from it, the spring stretches and the force that it applies to the suspended object is directly proportional to said stretching (; : force exerted by the spring; : spring constant of the spring; : stretching of the spring).
Consider a spring scale in the city of Córdoba ( south latitude); the length of the spring, when there is no body placed on its pan, is and the value of the spring constant is .
A body of mass is now placed on the pan of the scale and once equilibrium is reached it is observed that the stretching of the spring is .
It is requested: a) Draw a vector diagram with all the forces acting on the body. b) Determine the value of from the measurement made with the balance, expressing it in kg. c) How much does the value of the weight of the body, given by the balance, differ from the product ? ( is the acceleration of gravity at the location). d) What angle does the axis of the spring make with the direction defined by the Earth’s radius at the location, assuming the Earth to be spherical? e) Locate the place or places on the Earth where the value of the weight, measured by the balance, coincides with the value (justify your answer). f) Locate the place or places on the Earth where the weight indicated by the balance is minimum (justify your answer). g) Locate the place or places on the Earth where the axis of the spring coincides with the direction defined by the Earth’s radius at the location (justify your answer).
Data: Radius of the Earth = 6,400 km; EXPERIMENTAL TEST.
ENERGY OF A COMMON BATTERY.
Objective:
Determine the energy delivered by a common battery to the given resistance, in uninterrupted use until the battery is exhausted.
With the elements provided that you consider necessary, design and assemble an experimental device for this purpose.
Elements: • A common battery. • A wire resistor. • A thermos. • A thermometer. • A graduated test tube. • A common container. • Connectors and cables. • Graph paper. • Two multimeters. • Availability of water at room temperature and at other temperatures.
Requirements: You may only use the provided elements, paper, pencil or pen, a ruler, and a non-programmable calculator. Upon finishing the work, you must submit a report that includes the following points: • Diagram of the assembled experimental setup. • Description and justification of the experimental design used. • Values obtained in the measurements made. • Result obtained for the requested quantity. • Error of the result. • Comments you wish to make.
NOTE: If you use one of the instruments as an ammeter, use the selector switch at 10A and the 10A connection. If you use it as a voltmeter, set the selector switch to DCV - 2000m (up to 2000 mV). Do not change the position of the selector switch while the instrument is connected. When finished, disconnect the instrument and set the selector switch to OFF.