PROYECTO DE FUERZAS

1. Equilibrio

2. Ley de Hooke

3. Fuerzas en los gases ideales y fuerzas en líquidos 

 

 

 

1. EQUILIBRIO: es el estado de un cuerpo cuando la suma de todas las fuerzas y momentos que actúan en él se contrarrestan

Un cuerpo permanece en equilibrio si la vertical que pasa por el centro de masas cae en la base de sustentación

Un cuerpo siempre encuentra su estabilidad en la posición de mínima energía de su centro de masas

El equilibrio es mucho mas estable cuanto mas bajo esté, por lo que al bajar el centro de masa se consigue equilibrio

CENTRO DE MASAS: energia que tiene un cuerpo por su posición:

• punto imaginario que todo cuerpo tiene
• simplifica las fuerzas
• coincide con el centro geométrico
• es igual al centro de gravedad
• la vertical pasa siempre por el centro de masas (donde se cruzan/cortan)
• Ejemplo: (centro de masas de una figura irregular)

 

ESTABILIDAD DE UN CUERPO: el equilibrio de un cuerpo puede clasificarse según tres categorias: (Ejemplo bola)

• Equilibrio estable: al aplicar fuerza vuelve a su posición inicial
• Equilibrio inestable: al aplicar fuerza se aleja del equilibrio
• Equilibrio indiferente: al aplicar fuerza mantiene la misma posición

EN EL AULA:

1. Experimento con lata
2. Experimento con tenedores
3. Experimento del "barco"
4. Experimento de la torre

PRÁCTICA PARA DETERMINAR EL CENTRO DE MASAS DE UN EXPERIMENTO IRREGULAR:

MATERIALES:

• Lata
• Agua
• papel
• cartón
• hilo

PASOS:

1. Coloca la lata en posición inclinada. Deberás ir poco a poco añadiendo agua hasta conseguirlo
2. Una vez en esta posición debes imaginar cómo se encuentra el agua en su interior y 
3. Hacer un dibujo lo mas exacto posible. Puedes ayudarte pintando la lata derecha y luego inclinando el contenido....¡Utiliza tu imaginación!
4. Cuando tengas el dibujo tendrás que recortarlo y pasarlo a cartón
5. Lo siguiente será hallar el centro de masa, es decir, el centro de gravedad del cartón, que se encontrará en un lugar muy parecido al del agua
6. Recoger y limpiar

2.LEY DE HOOKE: La ley de la elasticidad de Hooke establece que el alargamiento de un muelle es directamente proporcional al módulo de la fuerza que se le aplique, siempre y cuando dicho muelle no sea deformado

F=k⋅(x−x0)

donde:

• F: es el módulo de la fuerza que se aplica sobre el muelle.
• k: es la constante elástica del muelle, que relaciona fuerza y alargamiento. Cuanto mayor es su valor más trabajo costará estirar el muelle.
• x_0: es la longitud del muelle sin aplicar la fuerza.
• x: es la longitud del muelle con la fuerza aplicada.

Si al aplicar la fuerza, deformamos permanentemente el muelle decimos que hemos superado su límite de elasticidad.

PRÁCTICA PARA DETERMINAR ELALARGAMIENTO DE UN MUELLE CON RESPECTO AL PESO DE UNA BOLAS:

MATERIALES:

• Vaso de plático
• 4-5 bolas
• Muelle
• Soporte
• Regla
• Báscula 

PASOS:

1.  Procede a montar y colocar cada ekemento en su lugar correspondiente para conseguir un resultado adecuado y coerente
2. Primero debemos conocer el peso de las bolas que incorporaremos al experimento, pésalas en la báscula una a una, anotando los resultados
   
   
   
3. En cuanto al dispositivo, marca la posición del gancho del mueble sobre la regla graduado
   
4. A contienuación, incorpora en el baso la primera bola, y anota sobre la regla graduada la nueva posición del muelle. La distancia entre ambas es el alargamiento experimentado del muelle
   
5. Repite el anterior paso al menos cinco veces, colocando distintas bolas, con distinto peso
   
   
   
   
   
6. Realiza una tabla con los resultados obtenidos 
   

   
   

 

3. FUERZAS DE LOS GASES IDEALES: conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin interacciones

GASES:

• son moléculas en movimiento que producen fuerzas

• La presión, el volumen y la temperatura son las variables de estado de un gas

LEYES DE LOS GASES:

LEY DE BOYLE: 

Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante

Fue descubierta por Robert Boyle en 1662.

El volumen es inversamente proporcional a la presión:

•Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
•Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

 LEY DE CHARLES:

Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante

 

En 1787 lo estudió Jack Charles

El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:

•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.
•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

 LEY DE GAY-LUSSAC:

Relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante

 

Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

•Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
•Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.

CONCLUSIÓN: El nº de moles no varia

Curiosamente, si a un mol de un gas cualquiera le medimos estas variables y si multiplicamos la presión, por el volumen y lo dividimos por la temperatura, en Kelvin,

nos dará 0,082. 

Da igual la naturaleza del gas o que le cambiemos alguna de estas

variables, las otras se modificarán solas para dar el mismo resultado de esa operación.

Cuanto más se ajuste un gas a este resultado más ideal es.

  Presión atmosférica • Volumen ____________________________

               Temperatura 

EXPERIMENTACIÓN: con éstas prácticas comprobamos las leyes de los gases ideales, es decir, observamos el comportamiento del aire cuando una de las variables es modificada

Experiencia 1: 

Materiales:

Soporte

Tubo de ensayo

Globo

Mechero de alcohol

Procedimiento:

1. Hemos vertido unas gotas de agua en el tubo

2. Tapamos la abertua del tubo con un globo en su estado normal

3. A continuación hemos calentado el tubo con un mechero 

4. Reacción: se podía comprobar como se hinchaba el globo poco a poco. 

5. Apagar el mechero, que al dejar de aplicar calor también se podía comprobar como disminuía el tamaño del globo.

Conclusión: al aumentar la temperatura, aumenta el volumen, por lo que la constante es la presión 

¡Ojo! varía la temperatura, no la cantidad de aire

Experiencia 2:

Materiales: 

Soporte

Tubo de ensayo

Tapón

Mechero de alcohol

Procedimiento:
1. Colocar dentro del tubo de ensayo unas gotas de agua 

2. Colocar el tapón suavemente, ni flojo, ni fuerte, en la boca

3. Calentar el tubo de ensayo con un mechero. 

4. Que apunté a un espacio vacío

5. Reacción: Podremos observar que el tapón sale disparado.

Conclusión: al aumentar la temperatura del tubo de ensayo, aumenta la presión, por lo que el volumen es constante

¡OJO! sitúa el tubo de ensayo a una zona vacia

Experiencia 3:

Materiales:

Lata de refresco

Pinzas

Cuenco

Agua

Mechero de alcohol 

Procedimiento:

1. Coger la lata con las pinzas y vierte un poco de agua en su interior

2. Llenar el cuenco de agua

3. Calentar la lata

4. Cuando esté lo suficientemente caliente ( sale vapor), introducirla bocabajo y despacio en el cuenco hondo con agua 
5. Reacción y conclusión: podremos observar que el agua del recipiente se introduce en la lata y esto se debe a que como la temperatura del agua es más fría que la que hay dentro de la lata hace que la Tª y la presión de ella también disminuya, siendo el volumen la constante

Experiencia 4:

Materiales: 

Lata de refresco

Pinzas

Cuenco

Agua

Mechero de alcohol

Procedimiento:

1. Coger la lata con las pinzas y vierte un poco de agua en su interior

2. Llenar el cuenco de agua

3. Calentar la lata

4. Cuando esté lo suficientemente caliente ( sale vapor), introducirla bocabajo y muy rápido en el cuenco

5. Reacción y conclusión: podremos observar que lata se contrae y se deforma rápidamente, ocurriendo la inversa de la experiencia anterior, pero manteniendo el volumen constante

Experiencia 5:

Materiales:

Matraz de boca ancha

Huevo duro o globo pequeño hinchado

Mechero de alcohol o cerillas 

Procedimiento:

1. Vértice agua en el matraz

2. Colocar el globo sobre la boca del matraz

3. Calentar el matraz

4. Apara el mechero

5. Esperar a que se enfríe el matraz

6. Reacción: el globo se introduce en el matraz

Conclusión: la presión aumenta cuando aumenta la temperatura, por lo que la constante es el volumen

¿Por qué se mete con frío? 

Al haber menos presión dentro del matraz, hace que el globo tienda a irse hacia dentro, ya que las partículas del globo empujan hacia abajo

¿Por qué sale al soplar?

Al soplar dentro del matraz, metes mas moléculas en él, por lo que la presión en el matraz aumenta empujando al globo hacia el exterior

DESTACABLE:

Añadimos agua para evitar roturas

AIRE + AGUA = VAPOR DE AGUA

(pero lo que nos interesa es el efecto de aire)

REACCIONES QUÍMICAS:

Se ha previsto dar a conocer las actividades de ampliación de Física y Química de 4º de la ESO, organizando la exposición de un taller de Química a los alumnos, en el cual preparen varias reacciones químicas de interés.

1. NEUTRALIZACIÓN 1:

INTRODUCCIÓN: Trabajaremos con sustancias de las cuales debemos aprender...

Concentración ácida es aquella solución en la que la concentración de hidrógenos es mayor

Concentración básica o alcalina es aquella solución cuya concentración de hidróxidos es mayor

El punto intermedio entre ácido y base se denomina neutro

Los indicadores son los elementos que nos permiten identificar si es un ácido o una base debido al cambio de color

DIFERENCIAS:

Ácidos	Bases
Tienen sabor agrio (limón, vinagre, etc).	Tiene sabor cáustico o amargo (a lejía)
En disolución acuosa enrojecen la tintura o papel de tornasol	En disolución acuosa azulean el papel o tintura de tornasol
Decoloran la fenolftaleína enrojecida por las bases	Enrojecen la disolución alcohólica de la fenolftaleína
Producen efervescencia con el carbonato de calcio (mármol)	Producen una sensación untuosa al tacto
Reaccionan con algunos metales (como el cinc, hierro,…), desprendiendo hidrógeno	Precipitan sustancias disueltas por ácidos
Neutralizan la acción de las bases	Neutralizan la acción de los ácidos
En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellos, al mismo tiempo una descomposición química	En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellas, al mismo tiempo, una descomposición química
Concentrados destruyen los tejidos biológicos vivos (son corrosivos para la piel)	Suaves al tacto pero corrosivos con la piel (destruyen los tejidos vivos)
Enrojecen ciertos colorantes vegetales	Dan color azul a ciertos colorantes vegetales
Disuelven sustancias	Disuelven grasas y el azufre
Pierden sus propiedades al reaccionar con bases	Pierden sus propiedades al reaccionar con ácidos

EJEMPLO: agua pura

Ácido +7

Base -7

Neutro 7

MATERIALES: 

-indicador (papel tornasol, fenoltaleina y rojo de metilo)

-1 vaso de cristal

-embudo

-bureta

-Ácido sulfúrico H2SO4 

-Hidróxido sódico NaOH

-Utilizamos también una escala de colores que nos ayuden a identificar

PASOS: 

1º recopilamos los materiales

2º volcamos en un vaso de cristal 30g/l de NaOH

3º echamos fenoltaleina y obtenemos un color fucsia por lo que es una base muy fuerte

4º comprobamos que la bureta está cerrada

5º echamos ácido sulfúrico H2SO4 en ella con ayuda de un embudo

6º comprobamos que pierde color la base del vaso

7º echamos poco a poco ácido hasta que se vuelva transparente

8º recoger y limpiar

CUADRO DE INDICADORES:

REACCIONES QUÍMICAS:

Comprobamos que al juntar H2SO4 que es un ácido con NaOH que es una base la solución adopta un color transparente haciendo que desaparezca así el color fucsia propio, por lo que obtendremos una solición neutra

 

1.NEUTRALIZACION 2:

INTRODUCCIÓN: a la vez que realizamos la reacción química de la saporizacion, realizamos una segunda neutralización pero totalmente distinta aunque con igual resultado

COMPONENTES:

Amoniaco que es una base fuerte

Vinagre que es un ácido débil

MATERIALES:

-vaso de cristal

-fenoltaleina 

-papel tornasol 

PASOS:

1ºreunir los materiales

2ºverter la fenoltaleina en el amoniaco

3ºa su vez echar el vinagre

4ºobservar el resultado

REACCIÓN QUÍMICA: Comprobamos que al juntar vinagre que es un ácido con amoniaco que es una base la solución adopta un color transparente haciendo que desaparezca así el color fucsia propio, por lo que obtendremos una solición neutra

2.SAPORINIZACIÓN

INTRODUCCIÓN: antes de realizar este experimento, debemos informarnos de qué es....

Saporinización es el nombre del proceso por el cual se produce una fabricación casera de jabón, en el cual se transforman grasas en glicerina

Antes de fabricar éste producto, debemos saber qué es....

Jabón es el nombre que recibe la mezcla de sales ácidos grasos en cadenas largas que varían en composición y método de procesamiento.

COMPOSICIÓN: 

Aceite + agua + sosa cáustica + perfumes y colorantes

Con aceite de oliva= jabón de Castilla

Con alcohol= transparente

MATERIALES:

-vasos de plástico pequeños

-vasos de plástico grandes

- 25 ml de aceite

- 25 ml de agua

- 4 g de hidróxido sódico

- probeta

-varillas

PASOS:

1º reunir los materiales

2º pesar vaso sin Sosa y con Sosa

3º medir agua

4º medir aceite

5º verter agua y aceite en el vaso de plástico con Sosa

6º remover

7ºreposar varios días

REACCIÓN QUÍMICA:

Tras un gran esfuerzo removiendo la solución, la dejamos reposar durante bastantes días para posteriormente comprobar que con el transcurso de esos días, la concentración se fue apelmazando y adquiriendo un estado diferente al de su procesamiento, ya que éste era más sólido, ésto se debe a que realizamos correctamente la transformación de grasas en glicerina

PRECIPITACIÓN DE AgCl:

INTRODUCCION: realizamos una comprobación de la presencia de cloruro sódico NaCl mediante nitrato de plata AgNO3

COMPOSICIÓN: 

NaCl + AgNO3 = AgCl 

MATERIALES:

- tubos de ensayo

- fenoltaleina 

- Papel de tornasol

- mechero

- cuenta gotas

- pinzas de madera

- cerillas

-base para sujetar los tubos de ensayo

PROCEDIMIENTO:

REACCIÓN QUÍMICA:

Unimos plata con cloro y obtenemos cloruro de plata que se caracteriza por un color blanco y por una estructura sólida

PRESENCIA DE ALMIDÓN:

INTRODUCCION: estudiamos una reacción de nutralización con indicadores ácido-base

COMPOSICIÓN: 

HCL (aq) + NaOH (aq) = NaCl (aq) + H2O (l)

CH3COOH (vinagre) + NH3 = CH3COO-NH4

MATERIALES:

- tubos de ensayo

- fenoltaleina 

- Papel de tornasol

- mechero

- cuenta gotas

- pinzas de madera

- cerillas

-base para sujetar los tubos de ensayo

PRODECIMIENTO:

REACCIÓN QUÍMICA:Unimos el yodo, lugol en este caso, con almidón para producir la reacción química y detectar así el almidón, ya que al enfriarse se da un color oscuro y al calentarse se vuelve transparente

PRECIPITACIÓN DE Pbl2:

INTRODUCCION: realizamos el estudio de una reacción química de precipitación y aumento de la solubilidad con la temperatura

COMPOSICIÓN: 

2 KI +Pb(NO3)2 = 2 KNO3 + Pbl2 

MATERIALES:

- tubos de ensayo

- fenoltaleina 

- Papel de tornasol

- mechero

- cuenta gotas

- pinzas de madera

- cerillas

-base para sujetar los tubos de ensayo

PROCEDIMIENTO:

REACCIÓN QUÍMICA: Unimos yoduro potasico con nitrato de plomo para producir así el yoduro de plomo, creando así la reacción química, característica por la estructura sólida en suspensión y el color amarillento.

Aquí, se produce un fenómeno, denominado lluvia de oro, que resulta muy estética ya que al cristalizarse por el calor, éstos caen