Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Milagros Robledo
    el 11/4/19

    Como deberia hacer el diagrama del cuerpo libre?? Que fuerzas actuarian? Y como me doy cuenta si el cuerpo esta inclinado o no?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 11/4/19

    Observa que con los datos correspondientes al tablero colocado en posición horizontal tienes que sobre el cuerpo actúan cuatro fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

    Peso: P, vertical hacia abajo,

    Acción normal de la superficie de apoyo: N, vertical hacia arriba,

    Fuerza aplicada: F, horizontal con sentido acorde al desplazamiento del cuerpo, o a su desplazamiento probable,

    Rozamiento de la superficie: fr = μ*N, horizontal con sentido opuesto al desplazamiento del cuerpo;

    luego, aplicas la Primera Ley de Newton, y tienes el sistema de ecuaciones:

    F - fr = 0, de donde tienes: F - μ*N = 0, y luego tienes: F = μ*N,

    N - P = 0, de donde tienes: N = P;

    luego, sustituyes esta última expresión en la primera ecuación, y de ella despejas, según la situación sea de reposo (con desplazamiento probable según el sentido de la fuerza aplicada), o de Movimiento Rectilíneo Uniforme:

    μe = F1/P = 10/40 = 0,25 (coeficiente de rozamiento estático),

    ya que la fuerza aplicada cuyo módulo es 10 N equilibra exactamente a la fuerza de rozamiento estático máxima;

    μd = F2/P = 8/40 = 0,2 (coeficiente de rozamiento dinámico),

    ya que la fuerza aplicada cuyo módulo módulo es 8 N equilibra exactamente a la fuerza de rozamiento dinámico.

    a)

    Planteas las ecuaciones correspondientes al cuerpo en reposo sobre un plano inclinado con ángulo θ, pero ahora observa que sobre el cuerpo están aplicadas tres fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

    Peso: P, vertical hacia abajo,

    Acción normal de la superficie de apoyo: N, perpendicular al plano inclinado hacia arriba,

    Rozamiento de la superficie del plano: fr = μ*N, paralela al plano hacia arriba;

    luego, estableces un sistema de referencia con eje OX paralelo al plano inclinado con sentido positivo hacia abajo, y eje OY perpendicular con sentido positivo hacia arriba, aplicas la Primera Ley de Newton, y queda el sistema de ecuaciones:

    P*sen(θM) - fre = 0, y de aquí despejas: fre = P*sen(θM),

    N - P*cos(θM) = 0, y de aquí despejas: N = P*cos(θM);

    luego, sustituyes la expresión del módulo de la fuerza de rozamiento estático máxima en la primera ecuación, mantienes la segunda ecuación, y queda:

    μe*N = P*sen(θM),

    N = P*cos(θM);

    luego, divides miembro a miembro la primera ecuación entre la segunda, simplificas, y queda:

    μe = tan(θM), reemplazas el valor del coeficiente estático de rozamiento, y queda:

    0,25 = tan(θM), compones en ambos miembros con la función inversa de la tangente, y queda:

    14,04° ≅ θM, que es la medida del máximo ángulo de inclinación para el cuál el cuerpo permanece en reposo.

    b)

    Observa que la medida del nuevo ángulo de inclinación (16°) es mayor que la medida remarcada, por lo que puedes concluir que el cuerpo desliza y, por lo tanto, tienes que el coeficiente de rozamiento de dinámico: μd = 0,2.

    c)

    Observa que las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo son análogas a las que hemos planteado en el inciso (a), por lo que aplicas la Segunda Ley de Newton, y tienes el sistema de ecuaciones:

    P*sen(θ) - fre = M*a, 

    N - P*cos(θ) = 0, y de aquí despejas: N = P*cos(θM);

    luego, sustituyes la expresión del módulo de la fuerza de rozamiento estático máxima en la primera ecuación, mantienes la segunda ecuación, y queda:

    P*sen(θ) - μe*N = M*a,

    N = P*cos(θM);

    luego, sustituyes la expresión del módulo de la acción normal en la primera ecuación, y queda:

    P*sen(θ) - μe*P*cos(θ) = M*a, extraes factor común en el primer miembro, y queda:

    P*( sen(θ) - μe*cos(θ) ) = M*a, sustituyes la expresión del peso en el primer miembro, y queda:

    M*g*sen(θ) - μe*cos(θ) ) = M*a, divides por M en todos los términos, y queda:

    g*sen(θ) - μe*cos(θ) ) = a, que es la expresión de la aceleración del cuerpo;

    luego, reemplazas valores (g = 9,8 m/s2μe = 0,2, θ = 16°), resuelves, y queda:

    0,817 m/s2 a, que es el valor del módulo de la aceleración del cuerpo.

    d)

    Estableces el origen de coordenadas en el punto más alto del plano inclinado, y tienes los datos iniciales (observa que el cuerpo se desplaza con la dirección y el sentido positivo del eje OX, y que consideramos que el instante inicial es: ti = 0):

    xi = 0, vi = 0, a ≅ 0,817 m/s2;

    luego, planteas la expresión dela función posición de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, y queda:

    x = xi + vi*t + (1/2)*a*t2,

    reemplazas los datos iniciales, cancelas términos nulos, resuelves coeficientes, y queda:

    x = 0,409*t2;

    luego, tienes el valor de la posición final: x = 1,60 m, reemplazas, y la ecuación queda:

    1,60  0,409*t2, y de aquí despejas:

    t  √(1,60/0,409), resuelves, y queda:

     1,978 s, que es el valor del instante de llegada del cuerpo al pie del plano inclinado.

    Espero haberte ayudado.


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    Antonio Omg
    el 10/4/19


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    Raúl RC
    el 11/4/19

    a) ω0=600·2π/60=20π rad/s

    b) ω=ω0+αt =>0=20π+α·40 =>α=-π/2 rad/s2

    c) θ= (20π rad/s)(40s)+(-π/2 rad/s2)(40s)2/2= 400π rad


    Por cada vuelta es 2π rad => Número de vueltas hasta que se detiene: 400π rad / 2π rad = 200

    d) ac=v2/r=ω02·r=400·π2·1,2=4737,41 m/s2

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    Pepe
    hace 2 semanas, 3 días

    Pq teta inicial es 0?

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    María
    el 9/4/19
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    Raúl RC
    el 10/4/19

    Tienes un ejercicio resuelto igual pero con datos distintos resuelto en este enlace, espero te sirva.

    http://www.rinconsolidario.org/ciencias/biblioteca/asignaturas/FYQ1bach/Course6/Unit_11/Eval/EVAL011.HTM?unit=11&accion=2

    Recordarte también que sería necesario que aportarás algo más que el enunciado y que preguntes dudas muy concretas, así podremos ver en qué fallas, de esa manera será más fácil ayudarte, un saludo

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 10/4/19

    Considera un sistema de referencia con origen de coordenadas en la posición de la bola, con eje OX horizontal con sentido positivo hacia el eje de giros, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, observa que sobre la bola actúan dos fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos acordes a la posición de la bola que se muestra en tu imagen:

    Peso: P = M*g, vertical hacia abajo;

    Tensión de la cuerda, inclinada hacia el eje de giros y hacia arriba, formando un ángulo de 30° con el eje OY.

    Luego, aplicas la Segunda Ley de Newton (observa que las componentes en la dirección del eje OY se equilibran, y que las componentes en la dirección del eje OX, en realidad solamente la componente de la tensión de la cuerda, proporcionan la fuerza centrípeta que permite a la bola girar en torno al eje vertical), y queda el sistema de ecuaciones:

    T*sen(30°) = M*acp (1),

    T*cos(30°) = P (2);

    luego, sustituyes la expresión del peso de la bola en la ecuación señalada (2), divides por cos(30°) en ambos miembros, y queda:

    T = M*g/cos(30°) (3);

    luego, sustituyes la expresión señalada (3) en la ecuación señalada (1), y queda:

    M*g*sen(30°)/cos(30°) = M*acp,

    aquí divides por M en ambos miembros, y despejas:

    acp = g*sen(30°)/cos(30°) (4),

    que es el valor del módulo de la aceleración centrípeta;

    luego, sustituyes la expresión del módulo de la aceleración centrípeta en función de la rapidez lineal y del radio de giro, y queda:

    v2/r = g*sen(30°)/cos(30°),

    sustituyes la expresión del radio de giro en función del ángulo de apertura y de la longitud de la cuerda, y queda:

     v2/( L*sen(30°) ) = g*sen(30°)/cos(30°),

    multiplicas por L*sen(30°) en ambos miembros, reduces factores semejantes en el segundo miembro, y queda:

    v2 = L*g*sen2(30°)/cos(30°),

    extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros, y queda:

    v = √( L*g*sen2(30°)/cos(30°) ),

    extraes el factor cuadrático fuera de la raíz cuadrada, y queda:

    v = sen(30°)*√( L*g/cos(30°) ) (5),

    que es la expresión de la rapidez de giro de la bola en función de la longitud de la cuerda, del módulo de la aceleración gravitatoria terrestre, y del ángulo de apertura;

    luego, sustituyes la expresión de la rapidez de giro en función de la rapidez angular y del radio de giro en la ecuación remarcada y señalada (5), y queda:

    r*ω = sen(30°)*√( L*g/cos(30°) ),

    sustituyes la expresión del radio de giro en función de la longitud de la cuerda y del ángulo de apertura, y queda:

    L*sen(30°)*ω = sen(30°)*√( L*g/cos(30°) ),

    sustituyes la expresión de la rapidez de giro en función del periodo de giro, y queda:

    L*sen(30°)*2π/Tsen(30°)*√( L*g/cos(30°) ),

    multiplicas por T y divides por sen(30°)*√( L*g/cos(30°) ) en ambos miembros, y de aquí despejas:

    T = 2π*L/√( L*g/cos(30°) ) (6),

    que es la expresión del periodo de giro en función de la longitud de la cuerda, del módulo de la aceleración gravitatoria terrestre, y del ángulo de apertura.

    Luego, reemplazas el valor de la longitud de la cuerda que tienes en tu enunciado: L = 50 cm = 0,5 m, y el valor del módulo de la aceleración gravitatoria terrestre: g = 9,8 m/s2 en las ecuaciones remarcadas señaladas (5) (6) (y en todas las demás ecuaciones auxiliares que hemos numerado a fin de obtener los valores de las incógnitas auxiliares), y queda:

    v = sen(30°)*√( 0,5*9,8/cos(30°) ), resuelves, y queda: ≅ 1,189 m/s;

    T2π*0,5/√( 0,5*9,8/cos(30°) ), resuelves, y queda: ≅ 1,321 s.

    Espero haberte ayudado.

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    María
    el 9/4/19
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    Un objeto de masa 200 g se lanza con velocidad de 3 m/s deslizando sobre una mesa horizontal, desde un extremo hasta el opuesto que está a una distancia de 1’5 m. El coeficiente de rozamiento entre el objeto y la mesa es m = 0’2. Explique si el objeto caerá o no al suelo. En caso afirmativo, y suponiendo que la altura de la mesa sobre el suelo es de 0’8 m. ¿A qué distancia de la mesa caerá? ¿Cuál será el tiempo transcurrido desde el comienzo del movimiento hasta el instante de impacto con el suelo? DATO: g = 9’8 m/s2 Sol: Cae al suelo; e =  0’7 m; t = 0’4 s 

    Muchas gracias


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    Raúl RC
    el 10/4/19

    Lo tienes resuelto aquí

    http://www.rinconsolidario.org/ciencias/biblioteca/asignaturas/FYQ1bach/Course6/Unit_11/Eval/EVAL011.HTM?unit=11&accion=2


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    Antonio Omg
    el 8/4/19


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 9/4/19

    Considera un sistema de referencia OXY usual, con origen de coordenadas en el punto de concurrencia de todas las fuerzas. Luego, planteas las expresiones de las fuerzas en función de sus componentes, y queda (observa que expresamos a las fuerzas en Newtons):

    F1 = < 12 , 0 >,

    F2 = < 0 , 9 >,

    F3 = < -15*cos(37°) , 15*sen(37°) > = < -15*0,8 , 15*0,6 > = < -12 , 9 >,

    F4 = < -15*cos(37°) , -15*sen(37°) > = < -15*0,8 , -15*0,6 > = < -12 , -9 >.

    Luego, planteas la expresión de la fuerza resultante, y queda:

    R = F1 + F2 + F3 + F4, reemplazas expresiones, y queda:

    R = < 12 , 0 > + < 0 , 9 > + < -12 , 9 > + < -12 , -9 >, planteas la suma vectorial componente a componente, y queda:

    R = < 12+0+(-12)+(-12) , 0+9+9+(-9) >, resuelves componentes, y queda:

    R = < -12 , 9 > N,

    cuyo módulo queda expresado:

    |R| = √( (-12)2+(9)2 ) = √(144+81) = √(225) = 15 N.

    Espero haberte ayudado.

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    Luis Gustavo Castro
    el 8/4/19

    Podrías explicarme la diferencia entre fuerza electromotriz y contraelectromotriz, gracias

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    Raúl RC
    el 10/4/19

    http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1159/html/13_motores_fuerza_contraelectromotriz.html


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    Jose Galves
    el 8/4/19

    Hola, tenia una pregunta sobre el ejercicio de fisica en cuestión es de selectividad de fisica. Hice el diagrama de fuerzas y no entiendo el porqué de cambiar la aceleración por el cuadrado de la velocidad entre la longitud (como me estanqué lo miré en los resultados de los exámenes). El apartado B tampoco logré sacarlo. 



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    Antonio Silvio Palmitano
    el 9/4/19

    Considera un sistema de referencia con eje OX horizontal con sentido positivo hacia la derecha, con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba, y con origen de coordenadas al nivel del punto donde se encuentra el cuerpo cuando se corta la cuerda.

    Luego, observa que tienes tres instantes de interés, para los que calcularemos la energía potencial gravitatoria, la energía cinética de traslación y la energía potencial elástica del sistema, y con ellas las correspondientes energías mecánicas:

    1°)

    El móvil se encuentra en su posición inicial (observa que el móvil está elevado y en reposo, y que el muelle está relajado):

    EM1 = EPg1 + ECt1 + EPe1, sustituyes expresiones, y queda:

    EM1 = M*g*L*y1 + (1/2)*M*v12 + (1/2)*k*Δs12,

    reemplazas valores (observa que empleamos unidades internacionales, y que consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2), y queda:

    EM1 = 0,5*10*2*(1-cosα) + (1/2)*0,5*02 + (1/2)*k*02, resuelves términos, cancelas términos nulos, y queda:

    EM1 = 10*(1-cosα) (en Joules).

    2°)

    El móvil se encuentra en su posición más baja (observa que el móvil no está elevado y no está en reposo, y que el muelle está relajado):

    EM2 = EPg2 + ECt2 + EPe2, sustituyes expresiones, y queda:

    EM2 = M*g*y2 + (1/2)*M*v22 + (1/2)*k*Δs22,

    reemplazas valores (observa que empleamos unidades internacionales, y que consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2), y queda:

    EM2 = 0,5*10*0 + (1/2)*0,5*32 + (1/2)*k*02, resuelves términos, cancelas términos nulos, y queda:

    EM2 = 2,25 J.

    3°)

    El móvil se encuentra en su posición final (observa que el móvil no está elevado, que está en reposo, y que el muelle está comprimido):

    EM3 = EPg3 + ECt3 + EPe3, sustituyes expresiones, y queda:

    EM3 = M*g*y3 + (1/2)*M*v32 + (1/2)*k*Δs32,

    reemplazas valores (observa que empleamos unidades internacionales, y que consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2), y queda:

    EM3 = 0,5*10*0 + (1/2)*0,5*02 + (1/2)*k*0,42, resuelves términos, cancelas términos nulos, y queda:

    EM2 = 0,08*k (en Joules).

    Luego, como tienes en tu enunciado que se desprecian las pérdidas de energía por rozamientos, planteas conservación de la energía entre el primer instante y el segundo, y también entre el tercer instante y el segundo, y queda el sistema de ecuaciones:

    EM1 = EM2,

    EM3 = EM2

    sustituyes expresiones, y queda:

    10*(1-cosα) = 2,25, de aquí despejas: cosα = 0,775, y de aquí tienes: α ≅ 39,195°,

    0,08*k = 2,25, de aquí despejas: k = 28,125 N/m.

    Espero haberte ayudado.

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    Mar
    el 8/4/19

    AYUDAAAAA

    Una superficie plana separa dos medios transparentes de índices de refracción n1=2 y n2 =1,4 respectivamente. Un rayo luminoso incide desde el medio de índice de refracción n1 =2 sobre la superficie de separación de los dos medios observándose que el rayo reflejado y el refractado son perpendiculares entre sí. Calcule:

    a) Los valores de los ángulos de incidencia y de refracción. (θi=35o,θr=55o)

    b) Entre que valores tiene que estar comprendido el ángulo de incidencia para que se produzca rayo refractado. (θL=44.43o)

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    Raúl RC
    el 10/4/19

    Lo tienes resuelto en este link ;)

    https://www.academiatoan.com/pdf/Fisica-2015.pdf


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    Wuuuhooo!
    el 7/4/19

    Hola, necesito ayuda para este problema de electromagnetismo:


    Un solenoida formado por 600 espiras circulares de 3cm de radio esta colocado en un capo magnético con(campo) B=0'02t2 Wb/m2 el cual se dirije en la dirección de el eje del solenoide . Si el solenoide tiene una resistencia de 5ohmios y sus extremos están cerrados, formando un circuito,obtener el valor de la f.e.m indcuida y de la intensidad en t=0'5s

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    Raúl RC
    el 10/4/19

    En primer lugar calcular el flujo magnético, siendo S=π·r2=π(0,03)2:

    Φ=N·B·S·cosα=600·0,02t2·π(0,03)2cos0=0,0108t2 Wb

    Para hallar la fem:

    ε=-dΦ/dt=-0,0216t V

    Para t=0,5s:

    ε=-0,0108 V

    Finalmente para calcular la intensidad aplicas ley de Ohm:


     i=
    ε/R=-0,0108/5=2,16·10-3A

    Tienes también un vídeo que grabó el profe donde explica la teoría necesaria ;)

    Flujo magnético y fuerza electromotriz en una espira

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    Cristina
    el 7/4/19

    coml sería?? El apartado de no me sale de ninguna manera lo podrían hacer el ejercicio entero porfa?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 7/4/19

    Tienes el valor del radio del disco: R = 20 cm = 0,2 m.

    Tienes el valor de la frecuencia angular de giro del disco: f = 33,33 rev/min = 33,33/60 = 0,5555 rev/s;

    luego, planteas la expresión de la rapidez angular de giro del disco, y queda:

    ω = 2π*f = 2π*0,5555 ≅ 3,490 rad/s.

    a)

    Tienes que la distancia entre el centro de giro y el punto en estudio es: R = 0,2 m;

    luego, planteas la expresión de la rapidez lineal, y queda:

    va = R*ω ≅ 0,2*3,490 ≅ 0,698 m/s;

    luego, planteas la expresión del módulo de la aceleración centrípeta, y queda:

    acpaR*ω2 ≅ 0,2*3,4902 ≅ 2,436 m/s2.

    b)

    Tienes que la distancia entre el centro de giro y el punto en estudio es: r = 10 cm = 0,1 m;

    luego, planteas la expresión de la rapidez lineal, y queda:

    vb = r*ω ≅ 0,1*3,490 ≅ 0,349 m/s;

    luego, planteas la expresión del módulo de la aceleración centrípeta, y queda:

    acpb = r*ω2 ≅ 0,1*3,4902 ≅ 1,218 m/s2.

    c)

    Tienes el valor del ángulo girado: θc = 780° = 780*π/180 ≅ 13,614 rad;

    luego, planteas la ecuación de posición de Movimiento Circular Uniforme (observa que consideramos que el instante inicial es: ti = 0, y que la posición angular inicial es: θi = 0), y queda:

    ω*tcθc, aquí divides por ω en ambos miembros, y queda: 

    tc = θc/ω ≅ 13,614/3,490 ≅ 3,901 s.

    d)

    Tienes el valor del ángulo girado: θd = 15 rev = 15*2π ≅ 94,248 rad;

    luego, planteas la ecuación de posición de Movimiento Circular Uniforme (observa que consideramos que el instante inicial es: ti = 0, y que la posición angular inicial es: θi = 0), y queda:

    ω*td = θd, aquí divides por ω en ambos miembros, y queda: 

    td = θd/ω ≅ 94,248/3,490 ≅ 27,005 s.

    Espero haberte ayudado.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 7/4/19

    Tienes el valor del radio del disco: R = 20 cm = 0,2 m.

    Tienes el valor de la frecuencia angular de giro del disco: f = 33,33 rev/min = 33,33/60 = 0,5555 rev/s;

    luego, planteas la expresión de la rapidez angular de giro del disco, y queda:

    ω = 2π*f = 2π*0,5555 ≅ 3,490 rad/s.

    a)

    Tienes que la distancia entre el centro de giro y el punto en estudio es: R = 0,2 m;

    luego, planteas la expresión de la rapidez lineal, y queda:

    va = R*ω ≅ 0,2*3,490 ≅ 0,698 m/s;

    luego, planteas la expresión del módulo de la aceleración centrípeta, y queda:

    acpaR*ω2 ≅ 0,2*3,4902 ≅ 2,436 m/s2.

    b)

    Tienes que la distancia entre el centro de giro y el punto en estudio es: r = 10 cm = 0,1 m;

    luego, planteas la expresión de la rapidez lineal, y queda:

    vb = r*ω ≅ 0,1*3,490 ≅ 0,349 m/s;

    luego, planteas la expresión del módulo de la aceleración centrípeta, y queda:

    acpb = r*ω2 ≅ 0,1*3,4902 ≅ 1,218 m/s2.

    c)

    Tienes el valor del ángulo girado: θc = 780° = 780*π/180 ≅ 13,614 rad;

    luego, planteas la ecuación de posición de Movimiento Circular Uniforme (observa que consideramos que el instante inicial es: ti = 0, y que la posición angular inicial es: θi = 0), y queda:

    ω*tcθc, aquí divides por ω en ambos miembros, y queda: 

    tc = θc/ω ≅ 13,614/3,490 ≅ 3,901 s.

    d)

    Tienes el valor del ángulo girado: θd = 15 rev = 15*2π ≅ 94,248 rad;

    luego, planteas la ecuación de posición de Movimiento Circular Uniforme (observa que consideramos que el instante inicial es: ti = 0, y que la posición angular inicial es: θi = 0), y queda:

    ω*td = θd, aquí divides por ω en ambos miembros, y queda: 

    td = θd/ω ≅ 94,248/3,490 ≅ 27,005 s.

    Espero haberte ayudado.

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