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Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Skynet78
    el 3/9/19

    Hola buenas a todos. A ver si me podéis ayudar. 

    ¿Alguien conoce la formula para poder calcular la Velocidad Inicial de un objeto en plano horizontal conociendo:

    - Velocidad final (no es 0)

    - Coeficiente de rozamiento de la superficie.

    - Masa.

    - Distancia que recorre hasta Velocidad final.


    Muchas Gracias.


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 4/9/19

    Considera un sistema de referencia con eje OX horizontal con sentido positivo acorde al desplazamiento del objeto, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, observa que sobre el objeto están aplicadas tres fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

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

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

    Rozamiento dinámico de la superficie de apoyo: frd = μd*N, horizontal, opuesto al desplazamiento del cuerpo.

    Luego, aplicas la Segunda Ley de Newton, y queda el sistema de ecuaciones:

    -frd = M*a,

    N - P = 0,

    sustituyes las expresiones de los módulos de las fuerzas, y queda:

    -μd*N = M*a,

    N - M*g = 0, y de aquí despejas: N = M*g;

    luego, sustituyes esta última expresión en la primera ecuación, y queda:

    -μd*M*g = M*a, divides por M en ambos miembros, y luego despejas:

    a = -μd*g, que es la expresión de la aceleración del objeto.

    Luego, planteas la ecuación velocidad-desplazamiento de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, y queda:

    vf2 - vi2 = 2*a*Δx,

    sustituyes la expresión de la aceleración en el segundo miembro, y queda:

    vf2 - vi2 = 2*(-μd*g)*Δx,

    resuelves signos en el segundo miembro, restas a en ambos miembros, y queda:

    -vi2 = -vf2 - 2*μd*g*Δx,

    multiplicas por -1 en todos los términos, y queda:

    vi2 = vf2 + 2*μd*g*Δx,

    extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros, y queda:

    vi = √(vf2 + 2*μd*g*Δx),

    que es la expresión de la velocidad inicial del objeto en función de su velocidad final (vf), del coeficiente dinámico de rozamiento (μd), del módulo de la aceleración gravitatoria terrestre (g), y del módulo del desplazamiento (o distancia recorrida) del objeto (Δx).

    Espero haberte ayudado.

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    Clow
    el 3/9/19

    ¿Por qué hay casos en los que la fuerza magnética no cumple con la tercera ley de Newton? ¿Pueden dejarme un ejemplo? No lo he entendido bien. A nivel bachillerato por favor.

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    Raúl RC
    el 10/9/19

    Decirte que a nivel de bachiller esta duda no forma parte de ese nivel, es propia de de la universidad, solo te diré que las leyea del electromagnetismo no cumplen siempre con las transformaciones de Galileo, por eso Einstein formuló su teoria de la relatividad, lamento no poder ayudarte más

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    Cristian
    el 3/9/19

    Comente cada una de estas afirmaciones y razone si son verdaderas o falsas:

    a) El trabajo de una fuerza conservativa aumenta la energía cinetica de la partícula y disminuye su energia potencial 

    b)El trabajo de una fuerza no conservativa aumenta la energia potencial de la partícula y disminuye su energía mecánica


    alguien me podría explicar esto... no lo entiendo, ayuda por favor

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 5/9/19

    A ver si te ayudamos con estos enunciados.

    a)

    Imagina que lanzas un objeto verticalmente hacia arriba; observa que justo después de haberlo lanzado tiene energía cinética de traslación y, a medida que asciende, tienes que su energía potencial gravitatoria aumenta, y que su energía cinética de traslación disminuye, por lo que tienes que la proposición de tu enunciado es Falsa, ya que es el trabajo del peso, que es una fuerza conservativa, quién provoca estos cambios que hemos descrito.

    b)

    El trabajo de una fuerza disipativa, como por ejemplo puede ser el rozamiento dinámico, siempre produce disminución de energía mecánica, y el trabajo de una fuerza conservativa si puede producir variación de la energía potencial gravitatoria. Imagina que lanzas un bloque desde la base de una rampa rugosa, hacia arriba de la misma; luego, observa que a medida que el bloque asciende aumenta su energía potencial gravitatoria porque está trabajando el peso que es una fuerza conservativa, y que la fuerza de rozamiento dinámico causa pérdida de energía en forma de calor, que pasa al ambiente. Por lo tanto, tienes que la proposición de tu enunciado es Falsa.

    Espero haberte ayudado.

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    Sara
    el 2/9/19

    Un objeto de 50 kg es arrastrado sobre una superficie horizontal tirado por una cuerda que forma un ángulo de 60º con la horizontal. Los coeficientes de rozamiento estático y dinámico son 0,2 y 0,1. Dibujar las fuerzas que actúan. Determinar que fuerza hay que ejercer para que el objeto deslice. 

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/9/19

    Establece un sistema de referencia con eje OX horizontal con sentido positivo hacia la derecha, acorde a la fuerza horizontal que se ejerce para llegar a mover el objeto, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, tienes dos situaciones importantes para el caso en el cuál el objeto está en reposo:

    1°)

    El objeto está en reposo, sin estar a punto de deslizar.

    Observa que sobre el objeto están aplicadas cuatro fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

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

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

    Fuerza externa: F, horizontal hacia la derecha,

    Rozamiento estático de la superficie de apoyo: fre, horizontal hacia la izquierda.

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

    F - fre = 0, de aquí despejas: fre = F,

    N - P = 0, de aquí despejas: N = P, sustituyes la expresión del módulo del peso, y queda: N = M*g,

    y observa que el módulo de la fuerza de rozamiento estático es menor que el valor máximo que ésta puede tomar, por lo que puedes plantear la inecuación:

    freμe*N, sustituyes la expresión del módulo de la acción normal, y queda: fre < μe*M*g.

    2°)

    El objeto está en reposo, a punto de deslizar.

    Observa que sobre el objeto están aplicadas cuatro fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

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

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

    Fuerza externa: F, horizontal hacia la derecha,

    Rozamiento estático máxima de la superficie de apoyo: fre = μe*N, horizontal hacia la izquierda.

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

    F - fre = 0, de aquí despejas: F = fre, sustituyes la expresión del módulo de la fuerza de rozamiento, y queda: F = μe*N,

    N - P = 0, de aquí despejas: N = P, sustituyes la expresión del módulo del peso, y queda: N = M*g,

    luego, sustituyes la expresión del módulo de la acción normal en la primera ecuación, y queda: F = μe*M*g

    y observa que el módulo de la fuerza de rozamiento estático es igual al valor máximo que ésta puede tomar, por lo que puedes plantear la ecuación:

    fre = μe*N, sustituyes la expresión del módulo de la acción normal, y queda: fre = μe*M*g.

    Espero haberte ayudado.


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    María
    el 2/9/19
    flag

    Buenas, tengo problemas con este ejercicio. 


    Se dispara un proyectil con una velocidad de 400 m/s con un ángulo respecto de la horizontal de 60º. En el punto más alto de la trayectoria hace explosión y se parte en dos fragmentos de igual masa, uno de los cuales cae verticalmente. (a) Analice si se trata de una colisión elástica o inelástica. (b) ¿En qué punto del suelo, supuesto nivelado, choca el otro fragmento? (c) ¿Cuánta energía se libera en la explosión?

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    Breaking Vlad
    el 3/9/19

    Hola María, 

    desde unicoos no resolvemos vuestros ejercicios, sino que os ayudamos con dudas concretas que os surjan durante vuestro trabajo intentando resolver los ejercicios por vuestra cuenta. El trabajo duro debe ser el vuestro

    Un saludo,

    Vlad

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    Sara
    el 2/9/19

    Buenos días.

    Una fuerza F empuja un bloque de masa 3 kg sobre una pared formando un angulo de 50º con la horizontal. El coeficiente de fricción estático entre el bloque y la pared es de 0.250 y el dinámico 0.150.

    Calcula las posibles valores que puede tener la fuerza F para que el bloque se mantenga en equilibrio y no se desplace sobre la pared. 

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/9/19

    Considera un sistema de referencia con eje OX horizontal, con sentido positivo hacia la pared, y con eje OY vertical sobre la pared, con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, observa que el bloque se encuentra en reposo, que sobre él están aplicadas cuatro fuerzas: Peso, Rozamiento estático de la pared, Acción normal de la pared, y fuerza externa F, y que tienes dos situaciones posibles:

    1°)

    La fuerza F, que tiene dirección inclinada hacia arriba,

    el Peso, que tiene dirección vertical hacia abajo,

    la Acción normal de la pared, que tiene dirección horizontal con sentido negativo,

    el Rozamiento estático, que tiene dirección vertical con sentido hacia abajo;

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

    F*cos(50°) - N = 0,

    F*sen(50°) - P - fre = 0,

    sustituyes expresiones de los módulos de las fuerzas, y queda:

    F*cos(50°) - N = 0, de aquí despejas, y queda: N = F*cos(50°),

    F*sen(50°) - M*g - μe*N = 0,

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

    F*sen(50°) - M*g - μe*F*cos(50°) = 0, y de aquí despejas: F = M*g/( sen(50°) + μe*cos(50°) ) (1).

    2°)

    La fuerza F, que tiene dirección inclinada hacia abajo,

    el Peso, que tiene dirección vertical hacia abajo,

    la Acción normal de la pared, que tiene dirección horizontal con sentido negativo,

    el Rozamiento estático, que tiene dirección vertical con sentido hacia arriba;

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

    F*cos(50°) - N = 0,

    -F*sen(50°) - P + fre = 0,

    sustituyes expresiones de los módulos de las fuerzas, y queda:

    F*cos(50°) - N = 0, de aquí despejas, y queda: N = F*cos(50°),

    -F*sen(50°) - M*g + μe*N = 0,

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

    -F*sen(50°) - M*g + μe*F*cos(50°) = 0, y de aquí despejas: F = M*g/( -sen(50°) + μe*cos(50°) ) (2).

    Luego, solo queda que reemplaces valores en las expresiones remarcadas señaladas (1) (2), y hagas los cálculos.

    Espero haberte ayudado.

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    Max Ruel
    el 2/9/19

    Hola a todos. Necesito de su ayuda en este problema...

    Un proyectil es lanzado a un angulo de 30 grados con la horizontal con una velocidad de salida de 460 m/s. Determine la aceleración tangencial 10 segundos despues de su salida. Desprecie la resistencia del aire considerando unicamente la gravedad.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/9/19

    Establece un sistema de referencia con instante inicial: ti = 0 correspondiente al lanzamiento del proyectil, con origen de coordenadas en el punto correspondiente al lanzamiento, con eje OX horizontal con sentido positivo acorde al desplazamiento del proyectil, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, planteas ecuaciones de velocidad de Tiro Oblicuo (o Parabólico), y queda:

    vx = vi*cosθ,

    vy = vi*senθ - g*t,

    reemplazas datos, y queda:

    vx = 460*cos(30°),

    vy = 460*sen(30°) - 9,8*t,

    resuelves coeficientes, y queda:

    vx ≅ 398,372 m/s,

    vy = 230 - 9,8*t,

    evalúas las expresiones (en realidad, solo a la segunda) para el instante en estudio: t = 10 s, y queda:

    vx ≅ 398,372 m/s,

    vy = 132 m/s,

    por lo que tienes que la expresión vectorial de la velocidad en el instante en estudio queda:

    ≅ < 398,372 , 132 > (en m/s),

    cuyo módulo queda expresado:

    |v| ≅ √(398,3722 + 1322), resuelves, y queda:

    |v| ≅ 419,672 m/s;

    luego, planteas la expresión del vector unitario asociado a la velocidad en el punto en estudio (recuerda que el vector velocidad es tangente a la trayectoria en todo punto, y queda:

    V = v/|v|, sustituyes expresiones, y queda:

    V ≅ < 398,372 , 132 >/419,672, resuelves componentes, y queda:

    ≅ < 0,949 , 0,315 > (1).

    Luego, planteas la expresión vectorial de la aceleración (observa que es la aceleración gravitatoria terrestre, y queda:

    a = < 0 , -9,8 > (2) (en m/s2).

    Luego, planteas la expresión dela componente tangencial de la aceleración como el producto escalar entre el vector aceleración y el vector unitario asociado a la velocidad tangencial en el instante en estudio, y queda:

    aT = a•V, sustituyes expresiones vectoriales, y queda:

    aT  < 0 , -9,8 >•< 0,949 , 0,315 >, desarrollas el producto vectorial, y queda:

    aT  0*0,949 - 9,8*0,315, resuelves, y queda:

    aT  -3,087 m/s2.

    Espero haberte ayudado.

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    Cristian
    el 1/9/19

    a) La ecuación de una onda es: y (x,t) = 4 sen (6t – 2x + π/6) (S.I.) a) Explique las características de la onda y determinar la elongación y la velocidad, en el instante inicial, en el origen de coordenadas. b) Calcule la frecuencia y la velocidad de propagación de la onda, así como la diferencia de fase entre dos puntos separados 5 m, en un mismo instante

    Cómo se calcula la elongación en el instante inical y en el origen de coordenadas... ayuda por favor ... se que es de tipo y (x,t)= A sen (wt-Kx)

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    Francisco Javier
    el 2/9/19

    Planteamos la ecuación general de una onda sinusoidal:

    y(x,t) = A*Sin(ω*t - k*x + φ)

    Entonces solo hace falta hacer a simple vista la similitud en las ecuaciones para determinar las características. 

    Amplitud A = 4 m

    Frecuencia angular:  ω = 6 rad/s

    Numero de onda:  k = 2 rad/m

    Como:

    k = (2*π)/λ

    Te acá despejamos la longitud de onda "λ": 

    λ = (2*π)/k = (2*π)/2 = π m

    Longitud de onda:  λ = π m

    También sabemos que: 

    ω = (2*π)/T = 2*π*ƒ

    De estas expresiones podemos saber el periodo "T" y la frecuencia "ƒ":

    T = (2*π)/ω = (2*π)/6 = π/3 s

    ƒ = ω/(2*π) = 6/(2*π) = 3/π Hz

    PeriodoT = π/3 s

    Frecuencia:  ƒ = 3/π Hz

    Y para la velocidad de propagación aplicamos la ecuación: 

    v = λ*ƒ

    Reemplazando datos y desarrollando: 

    v = π*(3/π) = 3 m/s

    Velocidad de propagaciónv = 3 m/s

    Dicha onda se moverá hacia la derecha. 

    Ahora calculemos la elongación y velocidad en el instante inicial (t = 0 s) y en el origen de coordenadas (x = 0).

    Para esta parte tan solo debemos reemplazar dichas condiciones en la ecuación de onda dada.

    Para la elongación tendríamos: 

    y(x,t) = 4*Sin(6*t - 2*x + π/6)

    y(0,0) = 4*Sin(6*0 - 2*0 + π/6)

    y(0,0) = 4*Sin(π/6)

    y(0,0) = 2 m

    Para la velocidad derivamos respecto al tiempo primero la ecuación:

    v(x,t) = d/dt[y(x,t)] = 24*Cos(6*t - 2*x + π/6)

    Entonces: 

    v(0,0) = 24*Cos(6*0 - 2*0 + π/6)

    v(0,0) = 24*Cos(π/6)

    v(0,0) = 20.7846 m/s

    Y finalmente la diferencia de fase se calcula restando el argumento de la función sinusoidal entre dos puntos.

    En este caso, x1 = 0 m y x2 = 5 m. Quiere decir que:

    x2 - x1 = 5 - 0 = 5 m

    Entonces: 

    φ1 = 6*t1 - 2*x1π/6

    φ2 = 6*t2 - 2*x2 + π/6

    φ2 - φ1 = 6*t2 - 2*x2 + π/6 - (6*t1 - 2*x1 + π/6)

    φ2 - φ1 = 6*t2 - 2*x2 + π/6 - 6*t1 + 2*x1 - π/6

    φ2 - φ1 = 6*t2 - 2*x2 - 6*t1 - 2*x1 

    φ2 - φ1 = 6*(t2 - t1) - 2*(x2 + x1) 

    Como esto pasa en el mismo instante, t1 = t2. Quiere decir que se eliminan de la expresión:

    φ2 - φ1 = - 2*(x2 + x1) = - 2*5 = - 10 rad

    Δφ = - 10 rad

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    Sara
    el 1/9/19

    Buenos días necesito ayuda con este ejercicio:

    Una caja de 50Kg está situada sobre un terreno cubierto de nieve. Para ponerla en movimiento la caja es tirada por una cuerda que forma un ángulo de 40º con la horizontal con una magnitud de 100N (F1), a su vez se ve sometida a otra fuerza que ejerce un hombre que tira de ella con una magnitud de 40N en sentido avance (F2).

    Los coeficientes de rozamiento estático y dinámico son 0.20 y 0.15 respectivamente.

    ¿Se mueve la caja? Si es así calcula la aceleración. 

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    Francisco Javier
    el 2/9/19

    Lo primero que debemos hacer es determinar la magnitud de la fuerza de fricción estática "ƒs".

    Recuerda que: 

    ƒs = μs*N

    Donde "μs" es el coeficiente de fricción estática y "N" la fuerza normal.  

    Haciendo una sumatoria de fuerzas verticales a la caja igual a cero (equilibrio) tenemos que: 

    ∑Fy = 0 (↑+)   →   N + F1*Sin(θ1) - m*g = 0   →   N = m*g - F1*Sin(θ1)

    Reemplazando esto en la ecuación de la fuerza de fricción estática: 

    ƒs = μs*[m*g - F1*Sin(θ1)]

    Sustituyendo los valores y desarrollando:

    ƒs = 0.2*[50*9.81 - 100*Sin(40º)] = 85.2442 N

    Ahora determinaremos la fuerza neta aplicada a la caja "FT" por las fuerzas "F1" y "F2" en el eje horizontal. 

    Como "F1" y "F2" van en el mismo sentido, "FT" también lo hará. Todas en el eje horizontal positivo. Dicho esto: 

    FT = F1*Cos(θ1) + F2 

    Sustituyendo los valores y desarrollando: 

    FT = 100*Cos(40º) + 40 = 116.6040 N

    Como podemos apreciar: 

    85.2442 N < 116.6040 N   →   ƒ< FT   

    Por lo que podemos decir que si habrá movimiento una vez aplicada las fuerzas "F1" y "F2". 

    Una vez hecha esta demostración, podemos empezar a resolver el problema.

    Hacemos una sumatoria de fuerzas en el eje vertical igual a cero (equilibrio).

    Como esta sumatoria es idéntica a la ya hecha anteriormente, aprovechamos ya el resultado: 

    N = m*g - F1*Sin(θ1)

    Tenemos que para la fuerza de fricción cinética: 

    ƒk = μk*N

    Donde "μk" es el coeficiente de fricción cinética. 

    Entonces reemplazando la fuerza normal: 

    ƒk = μk*[m*g - F1*Sin(θ1)] 

    Sustituyendo los valores y desarrollando:

    ƒk = 0.15*[50*9.81 - 100*Sin(40º)] = 63.9332 N

    Ahora hacemos sumatoria de fuerzas horizontales igual a masa por aceleración (hay movimiento):

    ∑Fx = m*a (→+)   →   F1*Cos(θ1) + F2 - ƒk = m*a   →   a = [F1*Cos(θ1) + F2 - ƒk]/m

    Sustituyendo valores damos con la respuesta al problema: 

    a = [100*Cos(40º) + 40 - 63.9332]/50

    a = 1.0534 m/s2 

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