Foro de preguntas y respuestas de Física

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  • Veroicon

    Vero
    el 18/10/18

    hola a todos/as, alguien sabe como resolver este problema:

    Un cuerpo de 4,5 Kg oscila vinculado a un resorte de constante 200 N/m. Si pasa a 2 M/seg por la posición en que el resorte no está deformado, y considerando despreciable toda fricción: ¿Cuánto vale la energía mecánica? ¿Cuándo tiene el resorte la máxima energía almacenada? ¿Cuál es la amplitud del movimiento? ¿Cuándo tiene el cuerpo la máxima energía cinética y cuánto vale?

    Muchas gracias!


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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 18/10/18

    Supongo que el movimiento es horizontal.

    La energía mecánica Em es la suma de las energías cinéticas Ec y potenciales gravitatorias Epg y elástica Epk 

    Em = Ec + Epg + Epk           Formulitas:   Ec = ½ mv2          Epg = mgh            Epk = ½ kx2 


    Como asumo un movimiento horizontal, la altura h no varia y podemos no tenerla en cuenta eligiendo un sistema de coordenadas con h = 0

    La energía mecánica es entonces Em = Ec + Epk =  ½ mv2 + ½ kx2 


    Con  m = 4.5 kg    k = 200 N/m     y   la velocidad v de: v = 2 m/s  cuando x = 0 Entonces:

    Em = ½*4.5*(2)2 + ½*200*(0)2 =  ½*4.5*4 = 9 J 


    El resorte tiene la máxima energía almacenada cuando la energía cinética es 0 y toda la energía mecánica se encuentra en la forma de energía potencial elástica.

    Igualando la energía cinética a 0, Ec = 0, se tiene:

    Em = 0 + ½ kx2      y despejando x =>  x =  √(2Em /k)   y sustituyendo datos, => x√(2*9 /200) = ±0.09 m 

    La amplitud es el máximo (y mínimo) valor que puede alcanzar la x, y eso sucede cuando toda la energía es energía potencial elástica, y es la x que acabamos de hallar.


    La máxima energía cinética, se obtiene cuando la energía potencial es 0 y toda la energía mecánica se encuentra en forma de energía cinética.

    Epk ½ kx = 0. Como k ≠ 0 y evidentemente ½ ≠ 0, entonces para que Epk = 0, x = 0 m Es decir, la máxima energía cinética ocurre en la posición de equilibrio, cuando el resorte no se encuentra deformado, y el valor de Ec ya lo habíamos calculado Ec = 9J en x = 0

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  • Diegoicon

    Diego
    el 18/10/18

    holaa, alguien me puede ayudar con este problema

    gracias!!!

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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 18/10/18

    Ya has visto este vídeo?

    Equilibrio térmico 01


    1cal = 4.18J

    El calor especifico del plomo es 0.031 cal/g°C,    0.129 J/g°C ,   ó 1 29 J/kg°C

    El calor especifico del agua es    1 cal/g°C,    4.18 J/g°C ,   ó  4180 J/kg°C

    Puedes trabajarlo en las unidades que quieras siempre y cuando todo esté en las mismas unidades.


    Con eso puedes plantear la formula y despejar la masa de plomo necesaria. Luego haces la equivalencia para hallar el numero de perdigones.

    Si aun no puedes resolverlo avisa.

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  • Gastónicon

    Gastón
    el 18/10/18

    Buenas, me podría ayudar con este problema?

    Si un cuerpo de masa 5 Kg unido a un resorte de constante 20 N/m es apartado 10 cm de la posición de equilibrio y se lo suelta: ¿cuál será la frecuencia de la oscilación?


    Gracias

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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 18/10/18

    En un sistema masa-resorte se tiene que la velocidad angular, o la frecuencia angular ω es: ω = √(k/m).

    Donde k es la constante elástica del resorte y m es la masa del bloque, o cuerpo.


    ω es puede expresarse como ω= 2πf o como ω = 2π/T, siendo f y T la frecuencia y el periodo respectivamente.

    Entonces, 2πf = √(k/m), Despejando f => f = √(k/m) /π

    Y sustituyendo valores: f√(20/5) /2π = 4/ 2π = 2/ 2π = 1/π = 0.32 hz


    En un movimiento armónico simple, la frecuencia no depende de la amplitud de la oscilación.

    Es decir, que el bloque haya sido apartado 10 cm de la posición de equilibrio no es relevante para hallar la frecuencia.

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  • Mangelicon

    Mangel
    el 18/10/18

    Necesito ayuda con este problema es URGENTE.

    Un tenista impacta la pelota a una altura h0 = 0.7m con una velocidad inicial v0 y ángulo α

    con respecto a la horizontal. La pelota pasa rasante sobre la red de un metro de altura y cae 

    sobre la línea final de la cancha de su adversario . Si la cancha de tenis tiene 

    una longitud L = 24 m, ¿con que ángulo α sale la pelota?

    Gracias por adelantado

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    Antonio Silvio Palmitanoicon

    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/10/18

    Entendemos que el lanzador está ubicado sobre la línea de saque, y que la trayectoria de la pelota está incluida en un plano perpendicular al plano de la red.

    Luego, establece un sistema de referencia con eje OX paralelo al suelo perpendicular a la red y con sentido positivo hacia la misma, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba, con origen de coordenadas en la línea de saque, y con instante inicial: ti = 0 correspondiente al lanzamiento de la pelota.

    Luego, tienes los datos iniciales:

    xi = 0, yi = 0,7 m (posición inicial);

    vi = v0 (rapidez inicial),

    α = a determinar (ángulo de lanzamiento),

    a = -g = -9,8 m/s2 (aceleración, cuya dirección es vertical y su sentido es hacia abajo).

    Luego, planteas las ecuaciones de Tiro Oblicuo (o Parabólico), y queda (observa que resolvemos coeficientes y cancelamos términos nulos):

    x = v0*cosα*t, de aquí despejas: t = x/(v0*cosα) (1),

    y = 0,7 + v0*senα*t - 4,9*t2 (2);

    luego, sustituyes la expresión señalada (1) en la ecuación señalada (2), y queda:

    y = 0,7 + v0*senα*x/(v0*cosα) - 4,9*( x/(v0*cosα) )2,

    simplificas el segundo término (observa que aplicamos la identidad trigonométrica de la tangente), distribuyes la potencia en el tercer término, y queda:

    y = 0,7 + tanα*x - ( 4,9/(v02*cos2α) )*x2 (3),

    que es la ecuación cartesiana explícita de la trayectoria de la pelota.

    Luego, tienes las coordenadas de dos puntos de dicha trayectoria:

    a)

    x = 12 m, y = 1 m (observa que la pelota pasa rasante sobre la red),

    reemplazas valores en la ecuación señalada (3), y queda (observa que resolvemos coeficientes):

    1 = 0,7 + 12*tanα - 705,6/(v02*cos2α),

    restas 0,7 y restas 12*tanα en ambos miembros, y queda:

    0,3 - 12*tanα = -705,6/(v02*cos2α),

    divides en ambos miembros por 705,6, y queda:

    (0,3 - 12*tanα)/705,6 = -1/(v02*cos2α) (4).

    b)

    x = 24 m, y = 0 (observa que la pelota ce sobre la línea final del sector de la cancha que corresponde al adversario),

    reemplazas valores en la ecuación señalada (3) (observa que resolvemos coeficientes):

    0 = 0,7 + 24*tanα - 2822,4/(v02*cos2α),

    restas 0,7 y restas 24*tanα en ambos miembros, y queda:

    -0,7 - 24*tanα = -2822,4/(v02*cos2α),

    divides en ambos miembros por 2822,4, y queda:

    (-0,7 - 24*tanα)/2822,4 = -1/(v02*cos2α) (5).

    Luego, igualas los primeros miembros de las ecuaciones señaladas (4) (5), y queda:

    (0,3 - 12*tanα)/705,6 = (-0,7 - 24*tanα)/2822,4,

    multiplicas en ambos miembros por 2822,4, y queda:

    4*(0,3 - 12*tanα) = -0,7 - 24*tanα,

    distribuyes el primer miembro, y queda:

    1,2 - 48*tanα = -0,7 - 24*tanα,

    restas 1,2 y sumas 24*tanα en ambos miembros, y queda:

    -24*tanα = -1,9,

    divides por -24 en ambos miembros, y queda:

    tanα ≅ 0,0792,

    compones en ambos miembros con la función inversa de la tangente, y queda:

    α ≅ 4,53ª,

    que es la medida del ángulo de lanzamiento.

    Luego, reemplazas el valor remarcado en la ecuación señalada (4), y queda:

    0,3 - 12*tan(4,53ª) )/705,6 = -1/(  v02*cos2(4,53º) ),

    resuelves el primer miembro, y queda:

    -0,000922  -1/(  v02*cos2(4,53º) ),

    multiplicas en ambos miembros por v02*cos2(4,53º), divides en ambos miembros por -0,000922, y queda:

    v02*cos2(4,53º 1084,599,

    divides en ambos miembros por cos2(4,53º), resuelves el segundo miembro, y queda:

    v02 ≅ 1091,407,

    extraes raíz cuadrada en ambos miembros (observa que elegimos la raíz positiva), y queda:

    v0 ≅ 33,036 m/s,

    que es el valor de la rapidez inicial de la pelota.

    Espero haberte ayudado.



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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 18/10/18

    Si suponemos un proyectil con una trayectoria ideal parabólica, tres puntos determinan la parábola.

    Si asumimos que el plano que contiene a la trayectoria parabólica es perpendicular a la red, entonces tenemos los 3 puntos.

    A = (0, 0.7), B = (12, 1) y C = (24, 0)  y la ec de trayectoria y(x) = ax2 + bx +c


    Planteamos entonces un sistema de 3 ecuaciones y 3 incognias:

    y(0)   = a(0)2    + b(0)   + c = 0.7   => c = 0

    y(12) = a(12)2 + b(12) + c = 1     => 144a + 12b + c = 1 => 144a + 12b =  0.3

    y(24) = a(24)2 + b(24) + c = 0     => 576a + 24b + c = 0 => 576a + 24b  = -0.7


    Y resolvemos el sistema. Multiplicando la primera ec por -2 y sumando a la segunda tenemos:

        -288a - 24b =  -0.6

    +   576a + 24b = -0.7

         288a +  0b  = -1.3    => a = -1.3/288 = 0.0045


    Hallamos b sustituyendo en una de las ec. => 144a + 12b = 0.3 => b = (0.3-144a)/12 = (0.3 - 144*(-0.0045)/12 = 0.079


    Entonces la ec de trayectoria es y(x) = -0.0045x2 + 0.079x + 0.7


    Para hallar el angulo de salida, derivamos y halamos y'(0)

    y'(x) = 2*(-0.0045)x + 0.079 = -0.009x + 0.079    =>     y'(0) = 0.079     =>   0.079 es la pendiente de la recta tangente a la trayectoria en x = 0.

    La pendiente de una recta, Δy/Δx = tg(α) donde α es el angulo que forma la recta con el eje x.

    Por tanto, tg(α) = 0.079 => α = arctan(0.079) = 4.5°

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  • Rodrigo Micon

    Rodrigo M
    el 18/10/18
    flag

    Hola tengo 2 ejercicios que no consigo tan si quiera iniciar y es un problema pues tengo certamen en unos días y aunque voy ejercitando siempre encuentro ejercicios que no logro hacer, alguien podría asesorarme de como estudiar este tipo de ejercicios, porfavor tengo esto 2 que no logro hacer, respecto a mi prueba es de torque, y estructuras rígidas(equilibrio)

    Respecto a la primera foto:

    Tres barras homogeneas identicas de longitud t se encuentran enlazadas entre sí en un plano horizontal y donde uno de sus extremos se apoyan en los puntos A,B,C y el otro se apoya en el punto medio tal como se aprecia. Nos piden hallar la magnitudes de los apoyos Ra,Rb,Rc si en el punto E está aplicada una carga vertical P y despreciaremos el peso de la barras.


    Respecto a la segunda:

    Determinar las reacciones del piso sobre la estructura articulada de la figura. El piso es supuestamente liso, además determinar las reacciones en el pivote C, y en el pivote A-C, además de la Cúpula C sobre la barra C-E

    Disculpen las molestias...


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    Raúl RCicon

    Raúl RC
    hace 4 semanas

    Hola! Me encantaría ayudarte, pero no respondemos dudas universitarias que no tengan que ver específicamente con los videos que ya ha grabado como excepcion el profe. O de otras asignaturas que no sean matemáticas, física y química. Lo siento de corazón… Espero lo entiendas

    Unicoos llega exclusivamente hasta secundaria y bachillerato

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  • Constanza Bastíasicon

    Constanza Bastías
    el 18/10/18

    Hola! Alguna idea sobre esta pregunta?

    ”¿Por qué al soplar el aire éste sale frío mientras que al exhalar sale más tibio? Explique a partir de la Primera Ley de la Termodinámica.”

    Gracias!

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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 18/10/18

    Uy, acababa de responder en el foro de química.

    Es porque los labios al soplar forman una válvula de estrangulamiento. Cuando los gases se expanden, casi siempre disminuyen su temperatura.

    La explicación termodinámica son unas 2 paginas del Física general con dibujos y todo.

    Se llama fenómeno de estrangulación, proceso de estrangulamiento, efecto Joule-Thomson.

    Importantisimo en maquinas refrigerantes.


    Si no consigues la respuesta tomo mi libro y repaso como era el fenómeno.

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  • Rocío Tolosa Cebriánicon

    Rocío Tolosa Cebrián
    el 17/10/18

    Hola, tengo dudas en este ejercicio. ¿Me podriais ayudar? Gracias!!!

    Tres estudiantes obtienen las siguientes ecuaciones, en las cuales x se refiere a la distancia recorrida, v a la velocidad, a a la aceleración, t al tiempo y el subíndice (0) se refiere al valor de una magnitud en el instante t = 0: (a) x=v t^2+2at; (b) x=Vo·t+1/2·a·t^2  c) 𝑥= Vo·t+2t^2 ¿Cuál de estas tres ecuaciones es correcta de acuerdo con una comprobación dimensional? 

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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 17/10/18

    Me permites trabajarlo con unidades en lugar de dimensiones? Es que tengo la mala costumbre de hacerlo así. Te dejo a ti la conversión a la notación dimensional


    a) m = m/s * s2 + 2* m/s2  * s = ms + m/s ≠ m => dimensionalmente incorrecto.

    b) m = m/s * s + ½ * m/s2 * s2 = m + m = m => correcto desde el punto de vista dimensional.

    c) m = m/s * s + 2*s2 = m/s + s2 ≠ m => dimensionalmente incorrecto.





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    Rocío Tolosa Cebriánicon

    Rocío Tolosa Cebrián
    el 17/10/18

    Pero tengo una duda... Los números no se cuentan? Como por ejemplo 2, 1/2 y eso

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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 17/10/18

    No porque son constantes adimensionales. Cuando se multiplica o divide una dimensión por un adimensional, la dimensión no varia.

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  • Diegoicon

    Diego
    el 17/10/18

    hola, buenas tardes.  me darían una mano con esta actividad?:

    gracias!!!!

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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 17/10/18

    La formula general de un movimiento armónico simple es: x(t) = A cos(ωt + φ)      (en una de sus varias expresiones) 

    Donde A es la amplitud, ω es la velocidad angular y φ es la fase.


    La amplitud A es el máximo (y mínimo) valor que puede tomar x, y ocurre cuando cos(ωt + φ) = ± 1

    La velocidad angular ω se puede expresar como ω = 2π/T

    Donde 2π equivale a una vuelta o ciclo completo y el periodo T es el tiempo que transcurre en completarse ese ciclo.

    Como la frecuencia f es por definición f = 1/T, ω se puede expresar también como ω = 2πf

    Y la fase φ es la posición angular inicial.


    Para x(t) = 0.25 cos(π/8 t) se tiene entonces que A = ±0.25 m     ω = π/8 rad/s   y     φ = 0 rad


    Para hallar la frecuencia usamos la expresión ω = 2πf y despejamos f => f = ω/2π y sustituyendo => f = π/8 * 1/2π  = 0.0625 hz  ( o s-1).

    Podemos hallar T como T = 1/f = 1/0.0625 = 16 s     o de la expresión ω = 2π/T despejando T => T = 2π/ω = 2π * 8/π = 16 s


    Y para hallar la posición en t = 1, hallamos x(1):

     x(1) = 0.25 cos(π/8 * 1) = 0.25 cos(π/8) = 0.25*0.934 = 0.231 m


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  • Tobíasicon

    Tobías
    el 17/10/18

    buenas tades, ¿alguien me podría ayudar a resolver este problema?

      Un auto de 1300 Kg se construye sobre un bastidor sostenido por 4 amortiguadores. Cada amortiguador tiene una constante de resorte de 20000N/m. Si dos personas que viajan en el auto tienen una masa combinada de 160 Kg, encontrar la frecuencia de vibración del auto cuando pasa por un bache del camino.

    Mil Gracias!!!


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    Raúl RCicon

    Raúl RC
    el 17/10/18

    Lo tienes resuelto en este link ;)

    https://es.scribd.com/doc/30262694/Mas


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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 17/10/18

    Dos entradas mas abajo.

    Con k = 4*20000 N/m      y       m = 1300 kg + 160 kg

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  • Laura Sanchezicon

    Laura Sanchez
    el 17/10/18

    Buenas tardes , ¿ cómo se resolvería este ejercicio? Gracias. 

    ¿Cuáles de las siguientes ecuaciones son dimensionalmente correctas? (a) vf =vi+a⋅x; (b) y= (2m) ·cos(k⋅x) donde k= 2 m-1.

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    Fernando Alfaroicon

    Fernando Alfaro
    el 17/10/18

    La primera seria:

    [L][T]-1 = [L][T]-1 + [L][T]-2 * [L] = [L][T]-1+ [L]2[T]-2 

    Como [L][T]-1 no se puede sumar con [L]2[T]-2  no puede dar como resultado [L][T]-1 y es dimensionalmente incorrecta.


    El segundo caso:   (si es que entiendo bien el enunciado)
    [L] = [L]*cos([L]-1 *[L]) = [L]*cos([L]0 ) = [L]      coseno de adimensional es adimensional, y una dimensión cualquiera por un adimensional es la misma dimensión.

    El segundo caso es correcto


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