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eNTREGABLE DE FISICA Y QUIMICA DE 1 CICLO, Exámenes de Física
Es el entregable de primer ciclo de estudios generales del curso de fisica y quimica de SENATI
Tipo: Exámenes
2024/2025
1 / 20
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PLAN DE TRABAJO DEL
ESTUDIANTE
DATOS DEL ESTUDIANTE
Apellidos y Nombres: Mamani Calderón Catherine Nadine ID: 001690488
Dirección Zonal/CFP: Moquegua Tacna - CFP Ilo
Carrera: Administración Industrial Semestre: I
Curso/ Mód. Formativo: Física y Química
Tema de Trabajo Final: Aplicación de Física y Química
Identifica la problemática del caso práctico propuesto.
Identifica propuesta de solución y evidencias.
1. INFORMACIÓN
Identifique de acuerdo a la lectura de la propuesta de solución.
-Problemática del caso:
El caso práctico plantea la necesidad de comprender y aplicar los principios de la
física y química en sistema hidráulica, específicamente en el uso de una gata
hidráulica en un taller mecánico.
-Situación planteada:
. Se tiene una gata hidráulica con dos pistones de diámetro diferentes (5 cm y 25
cm).
. Se debe levantar un automóvil de 1 tonelada utilizando este sistema. . El sistema hidráulico funciona bajo el principio de Pascal, que establece que la
presión en un fluido confinado se transmite uniformemente
-Problemática principal:
Se necesita determinar
. La fuerza que se debe aplicar en el pistón pequeño para que el pistón grande
levanta el automóvil.
. La presión generada en ambos pistones y si es suficiente para realizar la tarea de
manera eficiente y segura.
-Relevancia del problema:
Aplicamos el principio de Pascal en sistema hidráulico utilizando en mecánica
automotriz, construcción y máquina pesada.
Comprensión de la relación entre fuerza, presión y área en fluidos confinados.
Importancia en el ámbito práctico, ya que el uso de sistemas hidráulicos es esencial en
muchas industrias
Respuestas a preguntas guía
Durante el análisis y estudio del caso práctico, debes obtener las respuestas a las
interrogantes:
Pregunta 01:
¿Cómo se aplica el principio de Pascal en los sistemas hidráulicos, y
cómo influye en la transmisión de fuerzas a través de los pistones de
una gata hidráulica?
El principio Pascal se aplica en los sistemas Hidráulicos al utilizar un fluido
incomprensible para transmitir y aplicar fuerza. Influye en la transmisión de la
fuerza en una gata hidráulica porque permite multiplicar la fuerza aplicada a
través de la diferencia de áreas entre los pistones.
Pregunta 02:
¿Qué factores se deben considerar al calcular la fuerza necesaria en el
pistón pequeño para levantar un automóvil utilizando la gata hidráulica?
- Peso del automóvil (
F
2
)
La fuerza requerida para levantar el auto es equivalente a su peso , calculado
como:
F
2
= m. g
Donde:
m = Masa del automóvil (kg)
g = Gravedad terrestre (9,81 m/ s
2
Un auto más pesado requiere mayor fuerza en el pistón grande.
- Relación de área entre los pistones:
En un pistón hidráulico, la presión es la misma en ambos pistones:
P
1
= P
2
Como la presión es igual, se puede usar la ecuación:
F
1
A
1
F
2
A
2
La relación entre los diámetros de los pistones afecta la fuerza necesaria en el
pistón pequeño:
F
1
A
1
A
2
F
2
Mientras mayor sea la diferencia de área, menor será la fuerza requerida en el
pistón pequeño.
Un pistón grande reduce la fuerza requerida en el pistón pequeño
- Presión del sistema hidráulico (P)
La presión aplicada en el pistón pequeño debe ser suficiente para generar la
fuerza deseada en el pistón grande.
Se calcula como:
P =
F
1
A
2
La presión debe estar dentro del límite de seguridad del sistema.
- Eficiencia del sistema hidráulico
En la práctica, existen pérdidas de eficiencia debido a:
Fricción del fluido en las tuberías y pistones
Compresibilidad del fluido (aunque los líquidos son casi incomprensibles,
puede comprimirse ligeramente bajo presión)
- Altura de elevación del automóvil:
Cuanto mayor sea la altura a la que se eleva el automóvil, más fluido
hidráulico se requerirá
El sistema debe tener suficiente fluido para operar correctamente
- Materiales y resistencia estructural:
Los pistones, cilindros y tuberías deben ser resistentes a la presión máxima
para evitar fallos estructurales
Un material inadecuado puede deformarse o romperse bajo presión.
Se deben usar materiales resistentes a altas presiones
- Seguridad y estabilidad del sistema:
La base de la gata hidráulica debe ser estables y robusta para evitar
accidentes
Se debe asegurar que la carga este bien distribuida para evitar vuelcos o
deslizamiento
Un sistema estable evita accidentes y daños al vehículo
Pregunta 03:
¿Cómo se calcula la fuerza en un sistema hidráulico cuando se conoce la
diferencia en el tamaño de los pistones y la fuerza aplicada en uno de ellos?
En un sistema de fluidos, la potencia se determina aplicando la ley de Pascal ,
la cual indica que la presión aplicada en un líquido incomprensible dentro de
un contenedor sellado se propaga uniformemente en todas las direcciones con
igual magnitud.
La ecuación fundamental para un sistema hidráulico con dos pistones es esta
fórmula:
F
1
A
1
F
2
A
2
Donde sabemos que:
F
1
: Es la fuerza aplicada en el pistón pequeño
De aquí se deduce que la fuerza en el segundo pistón depende del área:
F
2
A
2
A
1
F
1
EJEMPLO PRÁCTICO:
Si aplicas una fuerza de 100N en un pistón de área 0, m
2
, la presión será:
P =
= 10 ,OOOPa
Si el área del pistón aumenta a 0,05 m
2
, la presión será:
P =
= 2,000Pa
CONCLUSIÓN:
A mayor área del pistón, menor presión.
A menor área del pistón, mayor presión.
En sistemas hidráulicos, esto se usa para amplificar fuerzas con pistones de
diferentes tamaños.
Pregunta 05:
¿Cómo impacta la diferencia en los diámetros de los pistones (5cm y 25 cm)
en la fuerza necesaria para levantar el automóvil y en la presión ejercida en
cada uno de los pistones?
- Relación entre los diámetros y áreas de los pistones.
Los diámetros dados son:
Pistón pequeño:
d
1
= 5cm→ Radio:
r
1
2.5 cm
Pistón grande:
d
2
= 25 cm → Radio:
r
2
=12.5 cm
El área del círculo es:
A = π r
2
Entonces, las áreas de los pistones son:
A
1
= π (2.5)
2
= 6,5 π c m
2
A
2
= π (12.5)
2
= 156,25 π c m
2
Relación entre las áreas:
A
2
A
1
156 , 25 π
6 , 25 Aπ
Esto significa que el pistón grande tiene un área 25 veces mayor que al
pequeño.
- Impacto en la fuerza necesaria para levantar el automóvil.
El principio de pascal dice que la presión en un fluido confinado es la misma
en todos los puntos:
P
1
= P
2
Dado que la presión es:
P =
F
A
Entonces:
F
1
A
1
F
2
A
2
Despejamos
F
1
F
1
F
2
A
1
A
2
Dado que
A
2
= 25 A
1
, entonces:
F
1
F
2
Ejemplo: si el peso del automóvil es 10,000 N, la fuerza necesaria en el pistón
pequeño será:
F
1
= 400 N
Conclusión: La fuerza necesaria para levantar el automóvil se reduce 25 veces
gracias a la diferencia de áreas.
N° ACTIVIDADES
CRONOGRAMA
01 Orientación del Instructor 16 - 6 - 2 5
02
Recopilación de información sobre la
presión entre dos superficies.
17 - 6 - 2 5
03 Información sobre el principio Pascal 17 - 6 - 2 5
04
Recopilación de información sobre el
área del círculo.
18 - 6 - 2 5
05 Información sobre la prensa hidráulica 18 - 6 - 2 5
06 Elaboración del trabajo final y envío 21 - 6 - 2 5
Lista de recursos necesarios:
2. PLANIFICACIÓN DEL TRABAJO
- MÁQUINAS Y EQUIPOS
Descripción Cantidad
Gata hidráulica 01
Elevador de automóviles 01
Compactadora 01
Computadora 01
- HERRAMIENTAS E INSTRUMENTOS
Descripción Cantidad
Pistón hidráulico 01
Manómetro 01
- MATERIALES E INSUMOS
Descripción Cantidad
Agua 01
Aceite 01
Describe la propuesta determinada para la solución del caso práctico
3. DECIDIR PROPUESTA
PROPUESTA DE SOLUCIÓN
En un taller de mecánica automotriz, se tiene una gata hidráulica de dos pistones cuyos
diámetros son 5 cm y 25 cm respectivamente. Frente a este caso determinar:
Calcule la fuerza necesaria en el pistón pequeño para que el pistón grande levante un
automóvil de
1 tonelada de masa. (Considere gravedad 9,8 m/s2)
Nota: Calcule el área del pistón menor y pistón mayor. luego calcule la
F
2
Ahora usaremos la misma ecuación que hicimos para poder verificar
F
2
F
2
= F
1
A
2
A
1
Ahora debemos de sustituir los valores:
F
2
F
2
F
2
= 9800 N
Resultado: La fuerza
F
2
en el pistón grande es de 9800 N, lo que confirma
nuestro cálculo inicial
CONCLUSIÓN FINAL:
Se debe de aplicar
F
1
= 392 N en el pistón pequeño para levantar el automóvil.
El pistón grande generará
F
2
= 9800 N, suficiente para equilibrar el peso del
vehículo.
DIBUJO / ESQUEMA / DIAGRAMA DE PROPUESTA
(Adicionar las páginas que sean necesarias)
Dibuje el principio de Pascal y la prensa hidráulica.
Fórmula general del principio de pascal:
P
1
= P
2
Dado que la presión se define como fuerza entre áreas:
F
1
A
1
F
2
A
2
Despejamos la fuerza en el pistón mayor
F
2
F
2
= F
1
A
2
A
1
Si queremos despejar la fuerza en el pistón menor
( F
1
F
1
= F
2
A
1
A
2
[ESCALA]
La imagen dicha representa el Principio de Pascal, el cual establece que
cuando se aplica un cambio de presión a un fluido confinado, esta se transmite de
manera uniforme en todas direcciones dentro del fluido.
En la imagen se puede ver un recipiente con forma de matraz, lleno de un líquido.
En la parte superior hay un émbolo sobre el fluido, y sobre este se aplica una
fuerza (representada por una flecha roja apuntando hacia abajo). Esto provoca un
aumento de presión en el fluido, que se distribuye de manera uniforme en todas
las direcciones, como lo indican las flechas dentro del líquido.
Este principio es fundamental en el funcionamiento de diversos sistemas
hidráulicos, como los frenos de los automóviles, las prensas hidráulicas y los
elevadores.
Califica el impacto que representa la propuesta de solución ante la situación planteada
en el caso práctico.
CRITERIO DE
EVALUACIÓN
DESCRIPCIÓN DEL
CRITERIO
PUNTUACIÓN
MÁXIMA
PUNTAJE
CALIFICADO
POR EL
ESTUDIANTE
Identificación del
problema
Claridad en la
identificación del
problema planteado.
Relevancia de la
propuesta de
solución
La propuesta
responde
adecuadamente al
problema planteado
y es relevante para
el contexto del caso
práctico.
Viabilidad técnica
La solución es
técnicamente
factible, tomando en
cuenta los recursos
y conocimientos
disponibles.
Cumplimiento de
Normas
La solución cumple
con todas las
normas técnicas de
seguridad, higiene y
medio ambiente.