Primera Evaluación. Física y Química. Curso 2005-2006.

1. El incendio que arrasó la torre Windsor, de 106 metros de altura y 30 plantas, entre el 12 y el 13 de febrero de 2005 produjo muchos comentarios, algunos creen que los bomberos no lo pudieron apagar por falta de medios, otros dicen que apagar un incendio desde el exterior es prácticamente imposible a partir de una determinada altura. La presión necesaria para que el agua llegue a la altura a la que se produjo el incendio (Planta 21) haría reventar cualquier tipo de manguera flexible. La presión determina la velocidad de salida del agua por la boca de la manguera y por tanto la altura máxima a la que llega. Supongamos que unos bomberos con una manguera de paredes metálicas se ubican a 20m de la fachada del Windsor y quieren que el agua entre por la ventana de la planta 21. Considere que el agua sale desde 1,5m de altura y que todas las plantas del edificio son de la misma altura.

a) ¿Cuál debe ser la velocidad mínima de salida del agua que garantiza llegar justo hasta la planta 21? R/ 38.6m/s

b) ¿Cuál debe ser el ángulo con el que deben apuntar? R/ 82.4°

2. El segundo problema es agarrar la manguera. El agua sale con mucha velocidad y hace falta que el caudal de agua sea grande para apagar el fuego, por lo que se produce un retroceso, de la misma forma que cuando se dispara un arma. Supongamos que el chorro sale horizontalmente con la misma velocidad del apartado anterior a razón de 40 litros/s y que la manguera, llena de agua, tiene una masa de 60kg.

a) ¿Cuál sería la velocidad de retroceso de la manguera? (Densidad del agua = 1kg/litro)

b) ¿Cuántos bomberos son necesarios para agarrarla si cada uno puede hacer una fuerza de 600N en la dirección horizontal? Ayuda: Considere que el tiempo es 1 segundo para sus cálculos. Si no pudo hacer el problema 1 tome para la velocidad de salida del agua el valor de 144 km/h.

3. Un esquiador de 60 kg llega a la base de una colina de 30° de inclinación con una velocidad de 10 m/s y deja de impulsarse mientras sube. Si el coeficiente de rozamiento es 0,08:

a) ¿Qué distancia recorre hasta parar? R/ 8.96m ¿En qué tiempo lo hará? R/ 1.79s

b) ¿Si quisiera mantener la velocidad que traía durante el ascenso, qué fuerza tendría que hacer? R/ 334.7N

4. Acerca de la ley de gravitación universal su abuelita le pregunta:

a) ¿Quién la descubrió? ¿Qué fue lo que le hizo pensar en ello?

b) Según la ley todos los cuerpos se atraen, ¿por qué no se pegan dos coches que están aparcados uno al lado del otro?

c) ¿Qué tiempo tardaría un astronauta en acercarse 1cm a otro que está a 2m de distancia? Suponga que solo existen las fuerzas de atracción entre ellos. R/ 1h 14min 31s

Datos: Masa de los astronautas = 60 kg, G= 6,67.10-11 Nm2/kg2

5. Estimación de magnitudes y razonamiento.

a) Yu Zhenhuan es el tercer hombre más peludo del mundo, tiene el 96% de la piel cubierta de pelos y 41 pelos/cm2 de media. Los primeros son dos hermanos mejicanos que tienen cubierta el 98% de la piel. Haga un estimado del número de pelos de Yu Zhenhuan. R/ Alrededor de 645000 (Depende de las estimaciones).

b) ¿Cuántas moléculas hay en el aire de esta clase? En condiciones normales de presión y temperatura en 22,4 litros de aire hay 1 mol de moléculas (6,02.1023 moléculas) R/ 9.675.1027 (para una clase de 15m x 8m x 3m)

c) La capa helada en Groenlandia cubre un área de 833900 kilómetros cuadrados y tiene un grosor medio de 2,3 kilómetros. Es la segunda concentración más grande de agua dulce congelada en la Tierra, si se derritiese completamente, ¿En cuánto subiría el nivel medio del mar? Comente su resultado.

Datos: RTierra=6370km, dagua = 1g/cm3, dhielo= 0,92g/cm3, el 71% de la superficie terrestre está cubierta por mares y océanos. R/ 4.87m