INS Pere Borrell · Ciències Aplicades II · 2n d'FP Bàsica · Segon Trimestre

📝 Fitxa de Consolidació: Volums i Dipòsits de Taller

Aplicació pràctica de fórmules geomètriques, conversió a litres, bombes hidràuliques i control de càrrega.

Cognoms i Nom de l'alumnat:
Data:
Qualificació:
/ 10 punts

Instruccions de taller: Expressa totes les operacions de forma clara, indica les fórmules utilitzades, utilitza la coma decimal en català ($3{,}14$, $0{,}85$) i especifica sempre la unitat corresponent ($\text{m}^3$, $\text{L}$, $\text{min}$, $\text{kg}$).

1. Embalatge i contenidor de bateries (Prisma rectangular)

1,5 punts

Al taller de Puigcerdà s'ha d'embalar un lot de bateries d'automoció dins d'un contenidor de fusta contraplacada. Les dimensions interiors del contenidor són: llarg $a = 1{,}20\text{ m}$, ample $b = 0{,}80\text{ m}$ i alçada $c = 0{,}90\text{ m}$.

a) Calcula el volum interior del contenidor en metres cúbics ($\text{m}^3$).
b) Quina és la capacitat del contenidor expressada en litres? ($1\text{ m}^3 = 1000\text{ litres}$).
c) Si cada caixa de bateria té un volum de $12\text{ dm}^3$ ($12\text{ litres}$), quantes bateries hi caben com a màxim?

Plantejament de fórmules i càlculs:
Respostes finals: Volum = $\text{m}^3$ Capacitat = $\text{L}$ Total bateries = caixes

2. Bidó metàl·lic d'oli hidràulic (Cilindre)

1,5 punts

Un bidó metàl·lic cilíndric té un diàmetre de base $d = 60\text{ cm}$ ($0{,}60\text{ m}$) i una alçada de $h = 90\text{ cm}$ ($0{,}90\text{ m}$).

a) Troba el radi de la base en metres ($r = d / 2$).
b) Calcula l'àrea de la base circular fent servir $\pi \approx 3{,}14$.
c) Calcula el volum en $\text{m}^3$ i la quantitat màxima d'oli hidràulic que pot contenir en litres.

Plantejament de fórmules i càlculs:
Respostes finals: Radi = $\text{m}$ Àrea base = $\text{m}^2$ Volum = $\text{m}^3$ Capacitat = $\text{L}$

3. Tremuja cònica d'obra i morter (Con i relació 1/3)

1,5 punts

A la zona d'obra d'un nou magatzem s'utilitza una tremuja cònica invertida per abocar grava a la formigonera. La tremuja té una boca superior de diàmetre $d = 1{,}40\text{ m}$ (radi $r = 0{,}70\text{ m}$) i una alçada vertical $h = 1{,}20\text{ m}$.

a) Calcula el volum del cilindre circumscrit de referència ($V_{\text{cilindre}} = \pi \cdot r^2 \cdot h$).
b) Calcula el volum de la tremuja cònica recordant que és un terç ($1/3$) del cilindre.
c) Quants litres de grava hi caben com a màxim?

Plantejament de fórmules i càlculs:
Respostes finals: Volum cilindre = $\text{m}^3$ Volum con = $\text{m}^3$ Capacitat = $\text{L}$

4. Sitja de pellets i biomassa (Piràmide recta quadrada)

1,5 punts

Per alimentar la caldera de biomassa del centre educatiu s'instal·la una sitja piramidal recta. La base superior és un quadrat de costat $c = 2\text{ m}$ i l'alçada vertical de la piràmide és $h = 3\text{ m}$.

a) Calcula l'àrea de la base quadrada ($A_{\text{base}} = c^2$).
b) Calcula el volum de la piràmide ($V = \frac{A_{\text{base}} \cdot h}{3}$).
c) Quants litres de pellets pot allotjar la sitja?

Plantejament de fórmules i càlculs:
Respostes finals: Àrea base = $\text{m}^2$ Volum = $\text{m}^3$ Capacitat = $\text{L}$

5. Dipòsit industrial compost (Cilindre + Fons cònic)

2,0 punts

Un dipòsit de mescles industrials té un cos superior cilíndric de diàmetre $d = 2\text{ m}$ (radi $r = 1\text{ m}$) i alçada $h_1 = 3\text{ m}$. A la part inferior té un fons cònic d'evacuació de la mateixa boca ($r = 1\text{ m}$) i alçada $h_2 = 1{,}50\text{ m}$.

a) Calcula el volum de la part cilíndrica superior ($V_1$).
b) Calcula el volum del con inferior ($V_2$).
c) Calcula el volum total sumant ambdues parts ($V_{\text{total}} = V_1 + V_2$) i la capacitat en litres.

Plantejament de fórmules i càlculs:
Respostes finals: $V_1$ (cilindre) = $\text{m}^3$ $V_2$ (con) = $\text{m}^3$ Volum total = $\text{m}^3$ Capacitat total = $\text{L}$

6. Repte global: Temps d'ompliment de bomba i transport segur

2,0 punts

Un tanc industrial té un volum útil de $3\text{ m}^3$ ($3000\text{ litres}$).

a) Si s'omple amb una bomba hidràulica de transvasament que proporciona un cabal constant de $Q = 60\text{ litres/minut}$, quants minuts trigarà a omplir-se del tot? Expressa el temps també en hores.
b) El tanc ple d'oli de motor ($\rho = 0{,}90\text{ kg/L}$) s'ha de transportar amb la furgoneta de manteniment del taller, que té una Càrrega Útil Màxima de $1500\text{ kg}$. Calcula la massa total de l'oli ($m = V_{\text{litres}} \cdot \rho$) i justifica raonadament si la furgoneta pot transportar aquest tanc sencer d'un sol viatge o si se sobrepassaria la càrrega màxima permesa.

Plantejament de fórmules i càlculs:
Respostes finals: Temps = $\text{min}$ ( h) Massa oli = $\text{kg}$ És segur el transport? (Justifica)
🔑 Solucionari oficial i criteris de correcció (Feu clic per desplegar) ▼

Solucions pas a pas:

1. Contenidor de bateries (1,5 punts):
a) $V = a \cdot b \cdot c = 1{,}20 \cdot 0{,}80 \cdot 0{,}90 = \mathbf{0{,}864\text{ m}^3}$.
b) $\text{Litres} = 0{,}864 \cdot 1000 = \mathbf{864\text{ L}}$.
c) Com que cada bateria fa $12\text{ dm}^3 = 12\text{ L}$, $\text{Bateries} = \frac{864}{12} = \mathbf{72\text{ bateries}}$.

2. Bidó metàl·lic d'oli (1,5 punts):
a) Radi $r = \frac{0{,}60}{2} = \mathbf{0{,}30\text{ m}}$.
b) $A_{\text{base}} = 3{,}14 \cdot (0{,}30)^2 = 3{,}14 \cdot 0{,}09 = \mathbf{0{,}2826\text{ m}^2}$.
c) $V = 0{,}2826 \cdot 0{,}90 = \mathbf{0{,}25434\text{ m}^3} \approx \mathbf{0{,}25\text{ m}^3}$.
Capacitat: $0{,}25434 \cdot 1000 \approx \mathbf{254{,}34\text{ litres}}$ (s'admet $254$ o $254{,}3\text{ L}$).

3. Tremuja cònica (1,5 punts):
a) $V_{\text{cilindre}} = 3{,}14 \cdot (0{,}70)^2 \cdot 1{,}20 = 3{,}14 \cdot 0{,}49 \cdot 1{,}20 = \mathbf{1{,}84632\text{ m}^3} \approx \mathbf{1{,}85\text{ m}^3}$.
b) $V_{\text{con}} = \frac{1{,}84632}{3} = \mathbf{0{,}61544\text{ m}^3} \approx \mathbf{0{,}62\text{ m}^3}$.
c) $\text{Litres} = 0{,}61544 \cdot 1000 \approx \mathbf{615{,}44\text{ litres}}$ (s'admet $615$ o $615{,}4\text{ L}$).

4. Sitja piramidal (1,5 punts):
a) $A_{\text{base}} = 2^2 = \mathbf{4\text{ m}^2}$.
b) $V_{\text{piràmide}} = \frac{4 \cdot 3}{3} = \mathbf{4\text{ m}^3}$.
c) $\text{Litres} = 4 \cdot 1000 = \mathbf{4000\text{ litres}}$.

5. Dipòsit compost (2 punts):
a) Cilindre: $r = 1\text{ m}$. $V_1 = 3{,}14 \cdot 1^2 \cdot 3 = \mathbf{9{,}42\text{ m}^3}$.
b) Con: $V_2 = \frac{3{,}14 \cdot 1^2 \cdot 1{,}50}{3} = \frac{4{,}71}{3} = \mathbf{1{,}57\text{ m}^3}$.
c) Volum total: $V_{\text{total}} = 9{,}42 + 1{,}57 = \mathbf{10{,}99\text{ m}^3}$.
Capacitat total: $10{,}99 \cdot 1000 = \mathbf{10990\text{ litres}}$.

6. Repte global de bomba i càrrega (2 punts):
a) $t = \frac{V}{Q} = \frac{3000\text{ L}}{60\text{ L/min}} = \mathbf{50\text{ minuts}} = \mathbf{0{,}83\text{ hores}}$ (50 minuts).
b) Massa de l'oli: $m = V \cdot \rho = 3000\text{ L} \cdot 0{,}90\text{ kg/L} = \mathbf{2700\text{ kg}}$.
Com que la càrrega màxima de la furgoneta és de $1500\text{ kg}$ i la massa és de $2700\text{ kg}$, NO és segur transportar-lo d'un sol viatge perquè es sobrepassa la càrrega en $1200\text{ kg}$ ($2700 - 1500 = 1200\text{ kg}$ d'excés). Caldrà fer com a mínim 2 viatges.

Rúbrica d'avaluació formativa:

  • Identificació i aplicació de fórmules (40 %): Selecció correcta de la fórmula de cada cos geomètric (dividir entre 2 per al radi, dividir entre 3 en cons/piràmides).
  • Exactitud dels càlculs numèrics (30 %): Notació decimal catalana amb coma, sense errors d'aritmètica bàsica.
  • Unitats i canvis d'escala (20 %): Conversió coherent entre $\text{m}^3$ i litres ($\times 1000$).
  • Raonament i conclusions pràctiques (10 %): Justificació del repte de seguretat de càrrega segons la MMA de la furgoneta.