Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Luis Andrés Mariño
    el 15/12/18

    Ni idea como empezarlo... Alguien puede ayudarme? Gracias :)


    Un tanque cilíndrico que tiene 1m de radio está lleno de agua hasta una altura de 4 m. El tanque está cubierto

    por una tapa deslizante de aluminio de 15 cm de espesor que lo cubre totalmente y que está siempre

    en contacto con el agua. Mediante un pistón, se ejerce sobre la tapa una fuerza adicional de F = 20000 N.

    ¿Cuánto vale la presión en el fondo del recipiente? Dato: Densidad aluminio 2,7 g/cm3. Sol: 150860 Pa


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    Jerónimo
    el 15/12/18

    P total=Phidrostática agua+P aluminio+P de la fuerza adicional+ P atmosférica                       S=πr²=3,14 m²

    Phidrostática=hdg=4x1000x9,8=39200 Pa

    Paluminio=Peso/superficie=Shdg/S=hdg=0,15x2700x9,8=3969 Pa

    P fuerza adicional=F/S=20000/3,14=6369 Pa

    P atmosférica 101300 Pa

    Presión total =150838 Pa

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 15/12/18

    Planteas la expresión del peso de la tapa, y queda:

    PTδAl*AT*e*g,

    reemplazas valores (observa que empleamos unidades internacionales), y queda:

    PT = 2700*π*12*0,15*9,8 = 27000*π ≅ 12468,981 N.

    Luego, considera un sistema de referencia con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba y con origen de coordenadas en el fondo del tanque; y observa que sobre la tapa actúan cuatro fuerzas verticales, de las que indicamos sus módulos y sentidos:

    Peso: PT ≅ 12468,981 N, hacia abajo,

    Acción de la atmósfera: Fat = pat*AT = pat*AT = 101300*π*12 ≅ 318243,336 N, hacia abajo,

    Fuerza externa: F = 20000 N, hacia abajo,

    Acción normal del líquido: NL, hacia arriba.

    Luego, planteas la Primera Ley de Newton, y tienes la ecuación:

    -PT - Fat - F + NL = 0, reemplazas valores, y queda:

    -12468,981 - 318243,336 - 20000 + NL  0, reduces términos semejantes, y queda:

    -350712,317 + NL  0, sumas 3293066,338 en ambos miembros, y queda:

    NL ≅ 350712,317 N

    que es el módulo de la acción normal que el líquido ejerce sobra la tapa.

    Luego, planteas la Tercera Ley de Newton, y tienes que la tapa ejerce una fuerza sobre el líquido, de que indicamos su módulo y sentido:

    Acción normal de la tapa: NT ≅ 350712,317 N, hacia abajo.

    Luego, planteas la expresión de la presión que la tapa ejerce sobre el líquido, y queda:

    pT = NT/AT, reemplazas valores, y queda:

    pT ≅ 350712,317 / (π*12), resuelves, y queda:

    pT ≅ 111635,198 Pa.

    Luego, planteas la expresión de la presión que el líquido ejerce sobre el fondo del tanque, y queda:

    pL = δL*g*hT = 1000*10*4 = 40000 Pa.

    Luego, planteas la expresión de la presión total sobre el fondo del líquido (recuerda que la presión que ejerce la tapa se transmite a todos los puntos de la masa líquida), y queda:

    ptf = pT + pL, reemplazas los dos últimos valores remarcados, y queda:

    ptf ≅ 111635,198 + 40000, resuelves, y queda:

    ptf ≅ 151635,198 Pa.

    Observa que la discrepancia con el valor de tu solucionario se debe con seguridad a las aproximaciones de valores que se deben hacer para resolver este problema.

    Espero haberte ayudado.

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    Luis Andrés Mariño
    el 15/12/18

    Alguien sabe hacerlo?? Me sale x = x, no se cómo sacar 2 metros. Gracias :)


    Un cuerpo de masa m unido a un muelle de constante k tiene un movimiento armónico de amplitud A = 4 m. ¿En qué posiciones la energía potencial del muelle es igual a la energía cinética del cuerpo? Sol : ± 2 m

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 15/12/18

    Puedes plantear las expresiones de la funciones elongación y velocidad del oscilador:

    x = A*sen(ω*t+φ) (1),

    v = ω*A*cos(ω*t+φ) (2).

    Luego, planteas la relación entre la constante elástica, la masa del oscilador y la pulsación, y queda:

    k/M = ω2, aquí multiplicas por M en ambos miembros, y queda; k = M*ω2 (3).

    Luego, planteas las expresión de la energía potencial, y queda:

    EP = (1/2)*k*x2, aquí sustituyes la expresión señalada (3), y queda:

    EP = (1/2)*M*ω2*x2, aquí sustituyes la expresión señalada (1), y queda:

    EP = (1/2)*M*ω2*A2*sen2(ω*t+φ) (4).

    Luego, planteas la expresión de la energía cinética, y queda

    EC = (1/2)*M*v2, aquí sustituyes la expresión señalada (2), y queda:

    EC = (1/2)*M*ω2*A2*cos2(ω*t+φ) (5).

    Luego, planteas la condición que tienes en tu enunciado:

    EP = EC,

    sustituyes la expresiones señaladas (4) (5), y queda:

    (1/2)*M*ω2*A2*sen2(ω*t+φ) = (1/2)*M*ω2*A2*cos2(ω*t+φ),

    multiplicas por 2 y divides por (M*ω2*A2) en ambos miembros, y queda:

    sen2(ω*t+φ) = cos2(ω*t+φ),

    divides por cos2(ω*t+φ) en ambos miembros (observa que aplicamos la identidad trigonométrica de la tangente en función del seno y del coseno en el primer miembro), y queda:

    tan2(ω*t+φ) = 1,

    y observa que los argumentos para los que se cumple esta igualdad son:

    (ω*t+φ) = π/4 (en general: π/4+2*k*π, con k ∈ Z), y a este valor le corresponde: sen(ω*t+φ) = sen(π/4) = +√(2)/2,

    (ω*t+φ) = 3π/4 (en general: 3π/4+2*k*π, con k ∈ Z)y a este valor le corresponde: sen(ω*t+φ) = sen(3π/4) = -√(2)/2,

    (ω*t+φ) = 5π/4 (en general: 5π/4+2*k*π, con k ∈ Z)y a este valor le corresponde: sen(ω*t+φ) = sen(5π/4) = +√(2)/2,

    (ω*t+φ) = 7π/4 (en general: 7π/4+2*k*π, con k ∈ Z)y a este valor le corresponde: sen(ω*t+φ) = sen(7π/4) = -√(2)/2,

    por lo que puedes plantear en forma abreviada que a todos les corresponde los valores:

    sen(ω*t+φ) = ±√(2)/2.

    Luego, reemplazas el valor remarcado en la ecuación señalada (1), y queda:

    x = A*(±√(2)/2),

    reemplazas el valor de la amplitud de oscilación que tienes en tu enunciado (A = 4 m), y queda:

    x = 4*(±√(2)/2),

    resuelves, y queda:

    x = ±2√(2) m ±2,828 m.

    Por favor, consulta con tus docentes por la discrepancia con el valor que consignan en el solucionario, porque seguramente se trata de un error de impresión o de un error involuntario.

    Espero haberte ayudado.


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    Guadalupe Cobos
    el 15/12/18

    Hola buenas noches, tengo dudas en el pupnto a, porque no sé si se resuelve planteando la conservación de energía como lo hice o simplemente utilizando las fuerzas en y diciendo que la normal es igual a mg. Gracias 

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    Jerónimo
    el 15/12/18

    a)Epo=EcA

    mg2R=1/2mv²

    v²=4gR                 Fc=NA=mv²/R=m4gR/R=4mg

    b)Epo=EcB+EpB

    mg2R=1/2mv²+mgR

    2gR=v²/2+gR         v²=2gR             Fc=NB=mv²/R=m2gR/R=2mg

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    Guadalupe Cobos
    el 15/12/18

    Gracias pero tengo una duda más, Por qué no se considera el peso cuando calculas Fc ? 

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    Jerónimo
    el 16/12/18

    En la Fc no interviene el peso, La Fc aparece cuando el trineo comienza a realiar el giro

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    Carolina Badilla
    el 14/12/18

    Hola, buenas tardes. Necesito ayuda urgente con esto ejercicio de termodinámica, ya que no puedo resolverlo porque tengo dudas sobre como calcular la temperatura y la cantidad de moles. Por favooooor. Gracias!!💜

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 15/12/18

    A ver si te ayudo con todo ésto.

    Planteas la ecuación general de estado, y queda:

    p*V = nR*T, de donde puedes despejar: T = p*V/(nR) (1).

    Luego, diferencias en ambos miembros de la ecuación general de estado, y queda:

    dp*V + p*dV = nR*dT (2), de donde puedes despejar: dT = (V*dp + p*dV)/(nR) (3).

    Luego, tienes el primer tramo del ciclo:

    a)

    Transformación isotérmica, por lo que tienes:

    dT = 0 y Ta = constante;

    y luego tienes:

    dU = n*cv*dT = n*cv*0 = 0, por lo que tienes que la energía interna es constante, y puedes plantear: ΔUa = 0.

    Luego, planteas la expresión del diferencial de trabajo, y queda:

    dW = p*dV, depejas p de la ecuación general de estado, sustituyes, y queda:

    dW = nR*Ta*dV/V, integras en ambos miembros, y queda:

    W = nR*Ta*[ln(V)], evalúas entre V = 4 y V = 8, y queda:

    W =  nR*Ta*( ln(8) - ln(4) ), aplicas la propiedad del logaritmo de una división, y queda:

    W =  nR*Ta*ln(2) (4);

    luego, con los datos del punto (1) y la expresión de la temperatura (Ta), sustituyes en la ecuación señalada (1), y queda:

    Ta = 4*40/(nR) = 160/(nR),

    luego sustituyes esta última ecuación en la expresión del trabajo señalada (4), y queda:

    Wa = nR*( 160/(nR) )*ln(2) = simplificas = 160*ln(2) kPa*L = 160*ln(2) J.

    Luego, planteas la ecuación calor-energía-trabajo, y queda:

    Qa = ΔUa + Wa = 0 + 160*ln(2) = 160*ln(2) J.

    Luego, puedes emplear procedimientos similares para sustituir las expresiones de la temperatura (T) o del diferencial de temperatura (dT) en los cálculos de los demás tramos.

    Haz el intento, y si te resulta necesario no dudes en volver a consultar.

    Espero haberte ayudado.

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    Carolina Badilla
    el 15/12/18

    Muchísimas graciaaaas!!!

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    Guadalupe Cobos
    el 14/12/18

    Hola necesito ayuda con este ejercicio de termodinámica  por favor, no sé cómo calcular la temperatura y el número de moles 

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 15/12/18

    Por favor, consulta una entrada anterior tuya donde mostramos una manera de abordar una transformación isotérmica en la que no está determinado el valor de la temperatura constante.

    Luego, para el tramo lineal que va del punto (1,100) al punto (2,200), planteas la ecuación de la recta que une a dichos puntos, y su ecuación cartesiana explícita queda:

    p = 100*V, a la que debes agregar la restricción 1 ≤ V ≤ 2.

    Luego, la expresión del diferencial de trabajo queda

    dW = p*dV = 100*V*dV, 

    luego integras, y queda:

    W = 100*[V2/2], luego evalúas, y queda:

    W = 100*(22/2 - 12/2) = 100*(3/2) = 150 KPa*L = 150 J.

    Luego, puedes recurrir al mismo procedimiento que te mostramos en tu entrada anterior para plantear la expresión de la variación de energía interna, y luego puedes intentar plantear los otros dos tramos.

    Haz el intento, y si te resulta necesario no dudes en volver a consultar.

    Espero haberte ayudado.

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    Isabel Sanchez
    el 14/12/18

    Me pueden ayudar con este problema:

    Un auto de 1800kg detenido en un semáforo es golpeado en la parte de atrás por otro auto de 900kg y ambos quedan enganchados. Si el auto más pequeño se mueve con una velocidad de 20m/seg antes  de la colisión, ¿Cuál es la velocidad de los autos enganchados después de la colisión? (considerar que la dirección del auto pequeño que choca y la dirección de los autos enganchados será la misma y en sentido positivo del eje x) Rta.: Vf = 6,67m/seg

    gracias

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    Jerónimo
    el 14/12/18

    Choque  inelástico

    m1v1+m2v2=(m1+m2)V

    1800x0+900x20= (1800+900)xV               V=6,67 m/s

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    Clara Fei Guareño
    el 14/12/18

    Hola, la afirmacion siguiente, es verdadera o flasa?

    Que la formula empirica del boruro de litio sea Li3B no significa que solo haya 3atomos de litio, sino que el 75% de los atomos existentes en la sustancia son atomos de litio

    Gracias!

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    Jerónimo
    el 15/12/18

    La afirmación es correcta ya que la fórmula empírica  nos da la proporción más pequeña  en la que se encuentran los átomos  en una molécula.

    Por ejemplo, el buteno tiene de fórmula empírica CH2  y  la fórmula  real del buteno es C4H8.

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    Sol
    el 14/12/18

    hola unicoos!, saben como puedo resolver esto:

    Determinar el impulso que produjo una fuerza horizontal constante, tal que aplicada a un objeto de 6kg que estaba en reposo sobre un plano horizontal sin rozamiento le hizo recorrer 5m en 2seg. Rta.: I=30Nseg

    se agradece!

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 14/12/18

    Tienes los datos:

    M = 6 Kg,

    vi = 0,

    vf = a determinar,

    ti = 0,

    tf = 2 seg,

    xi = 0,

    xf = 5 m,

    a = a determinar.

    Planteas la ecuación de posición de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, cancelas términos nulos, y queda:

    xf = (1/2)*a*tf2, de aquí despejas:

    a = 2*xf/tf2 = 2*5/22 = 2,5 m/s2;

    luego, planteas la ecuación de velocidad de MRUV, cancelas términos nulos, y queda:

    vf = a*tf = 2,5*2 = 5 m/s.

    Luego, puedes resolver este problema en dos formas:

    1°)

    Recuerda que el impulso (J) aplicado sobre el objeto es igual a la variación de su cantidad de movimiento (p), por lo que puedes plantear la ecuación:

    J = pf - pi, sustituyes las expresiones de las cantidades de movimiento, y queda:

    J = M*vf - M*vi, reemplazas valores, y queda:

    J = 6*5 - 6*0 = 30 - 0 = 30 N*s.

    2°)

    Aplicas la Segunda Ley de Newton, y la fuerza aplicada sobe el objeto en la dirección de movimiento queda:

    F = M*a, reemplazas valores, y queda:

    F = 6*2,5 = 15 N;

    luego, recuerda que el impulso (J) aplicado sobre el objeto es igual al producto de la fuerza aplicada sobre él multiplicada por el intervalo de tiempo correspondiente, por l oque puedes plantear la ecuación:

    J = F*(tf - ti), reemplazas valores, y queda:

    J = 15*(2 - 0) = 15*2 = 30 N*s.

    Espero haberte ayudado.

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    diego lazo
    el 14/12/18

    Buenas. Alguien me puede ayudar con este problema:

    gracias


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    Jerónimo
    el 14/12/18

    Ec=Ep+Wr

    1/2mv²=1/2Kx²+µmgx

    1/2  30v²=1/2  7200(0,5)²+0,4  30 9,8  0,5                v=8m/s

    Al llegar a la caja tiene una v de 8m/s , 10 m antes se cumplirá 

    1/2mvo²=1/2mv²+μmgx

    1/2vo²=1/2v²+μgx

    1/2vo²=1/2 8²+0,4 9,8 10                  vo=12m/s


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 14/12/18

    Considera un sistema de referencia con eje de posiciones OX con origen en el punto en el cuál la caja se encuentra a diez metros del extremo relajado del resorte, con dirección y sentido positivo acordes al desplazamiento de la caja.

    Luego, observa que en la dirección de desplazamiento actúa solamente la fuerza de rozamiento, por lo que puedes plantear (observa que su sentido es opuesto al desplazamiento de la caja):

    fr = -μ*N = -μ*M*g = -0,4*30*10 = -120 N.

    Luego, tienes tres instantes importantes, para los cuáles planteamos las expresiones de la energía cinética de la caja, de la energía potencial elástica del resorte y del trabajo de la fuerza de rozamiento (observa que la energía potencial gravitatoria de la caja permanece constante, por lo que omitimos su cálculo):

    1)

    La caja está en movimiento, y se encuentra a diez metros del extremo libre del resorte:

    EC1 = (1/2)*M*v12 = (1/2)*30*v12 = 15*v12,

    EPe1 = 0,

    y la energía mecánica total queda:

    EM1 = EC1 + EPe1 = 15*v12 + 0 = 15*v12.

    2)

    La caja apenas toca al extremo libre del resorte:

    EC2 = (1/2)*M*v22 = (1/2)*30*v22 = 15*v22,

    EPe2 = 0,

    y la energía mecánica total queda:

    EM2 = EC2 + EPe2 = 15*v22 + 0 = 15*v22.

    3)

    La caja está en reposo y el resorte está comprimido:

    EC3 = 0,

    EPe3 = (1/2)*k*Δs2 = (1/2)*7200*0,52 = 900 J,

    y la energía mecánica total queda:

    EM3 = EC3 + EPe3 = 0 + 900 = 900 J.

    Luego, planteas la expresión del trabajo de la fuerza de rozamiento entre los instantes (1) y (2), y queda:

    Wfr12 = fr*Δx12 = -120*10 = -1200 J.

    Luego, planteas la expresión del trabajo de la fuerza de rozamiento entre los instantes (2) (3), y queda:

    Wfr23 = fr*Δx23 = -120*0,5 = -60 J.

    Luego, planteas la ecuación trabajo-energía para el intervalo determinado por los instantes (2) (3), y queda:

    Wfr23 = EM3 - EM2, sustituyes expresiones, y queda:

    -60 = 900 - 15*v22, y de aquí despejas:

    v2 = √(64) = 8 m/s.

    Luego, planteas la ecuación trabajo-energía para el intervalo determinado por los instantes (1) (3), y queda:

    Wfr12 + Wfr23 = EM3 - EM1, sustituyes expresiones, y queda:

    -1200 - 60 = 900 - 15*v12

    v1 = √(144) = 12 m/s.

    Por favor, consulta con tus docentes por la discrepancia con el valor consignado en tu solucionario.

    Espero haberte ayudado.

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    Emmanuel Chelini
    el 14/12/18

    Me podrían ayudar? El ángulo en F es de 45° por si no se alcanzar a ver.. gracias


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    Jerónimo
    el 14/12/18

    Si sube con v cte , ΣF=ma=0

    Colocamos el eje x paralelo al plano inclinado y el eje y perpendicular.

    Fx-Fr-Px=0     Fr=μN=μ(Py+Fy)= μ(mgcos 30+Fcos15º)

    Fsen15º-μ(mgcos 30+Fcos15º)-mgsen30=0

    Ya  sustituyes datos 

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