Tópicos selectos de física

TOPICOS SELECTOS DE FISICA

PRACTICAS

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CONTENIDO

INDICACIONES

SIMBOLOGIA

PRACTICA 1. ESTIMACION DE LA CAPACIDAD PULMONAR

PRACTICA 2. ECUACION DE LA HIDROSTATICA

PRACTICA 3. FUERZA DE FLOTACION

PRACTICA 4. ACTIVIDADES COTIDIANAS Y LA TERMODINAMICA

PRACTICA 5. ACTIVIDADES COTIDIANAS Y LA TERMODINAMICA

PRACTICA 6. TAMAÑO DE ESPEJO

OBJETIVO GENERAL.

El siguiente conjunto de prácticas, se ha elaborado en base al plan de estudios que se imparte en el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Irapuato (ITESI) en la carrera de Ingeniería Electrónica.

La intención didáctica es instruir al estudiante en ingeniería en Electrónica en los conceptos de Hidrodinámica, Termodinámica, Ondas Mecánicas y Optica. Areas que aportaran en su perfil el conocimiento y manejo de variables para su interpretación. Así mismo el alumno reconoce y aplica los principios Físicos en un sistema.

INDICACIONES

Antes de realizar las actividades a desarrollar y las actividades complementarias, cumple con las indicaciones siguientes:

1. LEE las veces que consideres necesaria tanto la introducción de la práctica como tus notas de clase a fin de que quede claro lo que esperas obtener de la práctica. Una práctica realizada sin entender, no aportará en mucho en tus actividades de aprendizaje.
2. Toda observación y/o corrección que contribuyas ayudará en mejorar toda la práctica. Así que asegúrate de que todo el equipo participe y reporten sus observaciones.
3. Todos los puntos están debidamente enumerados con el objetivo de que se te faciliten tus observaciones. Así puedes hacer referencia de la manera siguiente, por ejemplo: Observación del punto II.1.
4. Las conclusiones son una muestra de la comprensión del fenómeno estudiado durante la práctica. Si tienes alguna duda en alguna parte del desarrollo de la práctica, pregunta al profesor.
5. Puedes hacer conclusiones parciales y una final. Las conclusiones parciales te ayudan a discutir resultados preliminares entre tu equipo. La conclusión final o conclusiones finales se elaboran en equipo. Asegúrate que todos los integrantes de tú equipo participen.

SIMBOLOGIA EMPLEADA EN PRÁCTICAS 1, 2 Y 3

F = Fuerza [Nw]

A = Area [m2]

P = Presión [Nw/m2]

ρ = Densidad de cualquier fluido u objeto [Kg/m3]

h = Altura [m]

r = Radio [m]

x, y, z = longitudes en el espacio 3D Euclidiano [m]

Patm = Presión atmosférica [atm]

FB = Fuerza de flotación [Nw]

ρfluido = Densidad del fluido

g = Aceleración debido a la gravedad [9.8 m/s2]

Vfluido_desplazado = Volumen del fluido desplazado [m3]

Vobjeto_sumergido = Volumen del objetivo sumergido [m3]

Q = Energía Calorífica o Térmica [Cal]

TOPICOS SELECTOS DE FISICA

PRACTICA 1

ESTIMACION DE LA CAPACIDAD PULMONAR

OBJETIVO ESPECIFICO: Que el alumno emplee y mida variables que se requieren en el cálculo y estimaciones de la presión, e

INTRODUCCION

En la ingeniería, particularmente en Electrónica, los sistemas de control involucran desde indicadores de nivel, el sistema de frenado en los automóviles, el sistema sanguíneo y respiratorio en los humanos. De aquí la importancia que el estudiante en ingeniería identifique e interprete las variables necesarias para analizar (y posteriormente, controlar).

El estudio de los fluidos en reposo, corresponde a una rama de la mecánica que se denomina hidrostática. Estos fluidos son incomprensibles, su densidad es constante, la temperatura a la cual se analiza es a temperatura constante y no existen fuerzas externas que rompan el equilibrio del sistema (primera ley de Newton).

Al considerar un elemento de volumen aislado en un recipiente con algún fluido, se sabe que las propiedades de este son las mismas independientemente de la geometría del sistema sumergido. Se puede demostrar que

P = F/A

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Figurar 1. La presión sobre cualquier cara del cubo es la misma.

Para cualquier dirección actuante sobre las caras del sistema sumergido (revisar las notas de clase). Este resultado muestra la propiedad isotrópica de esta cantidad Física, es decir, es la misma independientemente de la dirección; a pesar de que la fuerza (F) es un vector y el área (A)  un escalar la presión (P) es un escalar ¿Por qué?

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Figura 2. Independientemente de la geometría del recipiente que contiene al fluido,

este tendrá la misma altura h.

DESARROLLO

En la elaboración de la estimación pulmonar, se han de considerar que los pulmones son simples recipientes en forma cilíndrica, simétricos. La composición fisiológica de estos es muy complicada para considerar alveolos, lóbulos, etc. Sin embargo, a fin de que el estudiante reconozca e identifique variables y su uso, la aproximación puede ser aceptable para fines didácticos. Vea la figura.

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Figura 1. Modelo de pulmones cilíndricos.

Procedimiento.

1. Empleando la cinta para medir, indique el valor de dos de sus compañeros de equipo del torso, a partir de los hombros a la cintura. La altura estimada h de los pulmones, representará el 45%

1. Con la cita de medir, indique el valor del radio de la cintura. El valor aproximado de un pulmón representará el 18% de tal valor.

1. Con los datos anteriores, puede estimar un volumen de la capacidad pulmonar y las áreas de las tapas y las paredes del modelo. Este volumen se reporta entre valores de 4.5 a 6 litros de aire. ¿Cuál es la capacidad pulmonar total (CPT) de sus compañeros?

1. Si la presión en uno de los pulmones en el instante de inhalar aire hasta el máximo, se estima de 3mmHg. Suponga este valor como constante en sus compañeros. Estime la fuerza que actúa sobre las paredes y las tapas en cada pulmón.

1. A fin de obtener una visualización de la capacidad pulmonar, pídale a sus compañeros que inhalen profundamente y con el aire que contienen sus pulmones, infle cada uno, un globo. Esta capacidad de aire exhalado,  se denomina capacidad pulmonar de espiratoria. Reporte los diámetros de los globos.

1. Responda las siguientes preguntas.

1. ¿A qué tipo de presión corresponde la ejercida por el aire en el interior de los pulmones? Justifique su respuesta.

1.  Indique quien le hará experimentar más presión. Supón que en la “pemar” es pisado por dos personas de diferente peso. La primera tiene una masa de 95Kg y usa zapato plano de área aproximada 250cm2 y la otra persona es una estudiante que usa tacón de radio aproximado de 0.5cm y tiene una masa de 60Kg. Emplea las siguientes líneas para elaborar tus razonamientos, cálculos y diagramas.

RAZONAMIENTO Y CALCULOS

V. CONCLUSIONES.

Emplea las siguientes líneas para redactar tur conclusiones.

BIBLIOGRAFIA

Cap. 16 Fisiología Respiratoria

Stuart Ira Fox

Mc Graw Hill

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