Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Alexromam Abdila
    el 13/12/18

    Hola buenas necesito ayuda con este ejercicio que no me sale. Gracias de antemano 


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 15/12/18

    Recuerda la expresión del flujo magnético (observa que indicamos con negrita a las magnitudes vectoriales):

    Φ = BA

    luego si consideras que el vector normal al área de la espira es saliente, desarrollas el producto escalar, y queda:

    Φ = B*A*cos(0), resuelves, y queda:

    Φ = B*A (1).

    Luego, diferencias en ambos miembros de la ecuación señalada (1), y queda:

    dΦ = dB*A + B*dA (2).

    a)

    Tienes que el campo magnético es constante, por lo que tienes: dB = 0,

    reemplazas este valor en la ecuación señalada (2), cancelas el término nulo, y queda:

    dΦ = B*dA,

    expresas al diferencial de área en función de la longitud de la varilla y del módulo de la velocidad de la varilla, y queda:

    dΦ = B*L*v*dt,

    luego, a partir de la definición de diferencial de una función: df = (df/dt)*dt, tienes que la derivada del flujo magnético con respecto al tiempo queda:

    dΦ/dt = B*L*v;

    luego, recuerda la Ley de Lenz, y tienes que el área de la espira aumenta, por lo que se induce una corriente que genera un campo magnético entrante, para oponerse al aumento del flujo debido al aumento del área de la espira.

    b)

    Tienes la expresión del campo magnético variable:

    B = 5*t, diferencias con respecto al tiempo, y queda:

    dB = 5*dt (3);

    luego, tienes que el área de la espira es constante, por lo que tienes: dA = 0,

    reemplazas este valor en la ecuación señalada (2), cancelas el término nulo, y queda:

    dΦ = dB*A, sustituyes la expresión señalada (3), y queda:

    dΦ = 5*dt*A, ordenas factores, y queda:

    dΦ = 5*A*dt, 

    luego, a partir de la definición de diferencial de una función: df = (df/dt)*dt, tienes que la derivada del flujo magnético con respecto al tiempo queda:

    dΦ/dt = 5*A;

    luego, recuerda la Ley de Lenz, y tienes que el módulo del campo magnético aumenta, por lo que se induce una corriente que genera un campo magnético entrante, para oponerse al aumento del flujo debido al aumento del módulo del campo magnético que atraviesa la espira.

    Luego, queda que hagas los cálculos, y tendrás los valores del flujo magnético en cada caso.

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

    Espero haberte ayudado.

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    Guadalupe Cobos
    el 13/12/18

    Hola necesito ayuda urgente con el problema 6 de termodinámica, la duda principal es como sacar la temperatura y el numero de moles, gracias.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 14/12/18

    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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    Ismael G.R.
    el 13/12/18

    iconDante Ismael 
    hace 19 horas, 25 minutos

    Hola, me gustaría que me ayudaran con este ejercicio. Lo resolví pero no se si está del todo bien, quisiera saber si me pueden verificar los resultados o señalar en que me equivoque, se los agradecería. Adjunto el enunciado y el respectivo desarrollo que realice, saludos.


    1.- Un vehículo monorriel experimental se mueve por una vía circunferencial de 700[m] de radio. Parte del reposo, se mueve con un movimiento circunferencial uniformemente acelerado y a los 50[s] su rapidez es de 35,0[km/h].

    Determine:

    (a) Aceleración tangencial en el instante t = 70[s] y t = 90[s]

    (b) Aceleración normal o centrípeta en el instante t = 70[s]

    (c) La aceleración en el instante t = 70[s]

    (d) Rapidez angular a los 45[s]

    (e) Número de vueltas dado por el vehículo hasta t = 3,5[h]


    Desarrollo: 



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    Antonio Silvio Palmitano
    el 15/12/18

    Tienes los datos de tu enunciado:

    R = 700 m (radio de la trayectoria),

    ti = 0 (instante inicial),

    vi = 0 (rapidez tangencial inicial),

    tr = 50 s (instante de referencia),

    vr = 35 Km/h = 35*1000/3600 ≅ 9,722 m/s (rapidez tangencial de referencia);

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

    aT = (vr - vi) / (tr - ti≅ (9,722 - 0) / (50 - 0) ≅ 9,722/50 ≅ 0,194 m/s2.

    a)

    Como tienes que el móvil se desplaza con Movimiento Circunferencial Uniformemente Acelerado,

    tienes que la aceleración tangencial tiene módulo constante en todo instante,

    y su valor es el que hemos remarcado.

    b)

    Planteas la expresión del módulo de la rapidez tangencial en función del tiempo, y queda:

    v = vi + aT*(t - ti),

    reemplazas valores (observa que tienes el instante en estudio: t = 70 s), cancelas términos nulos, y queda:

    v ≅ 0,194*70 ≅ 13,580 m/s;

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

    aN = v2/R, reemplazas valores, y queda:

    aN ≅ 13,5802/700 ≅ 0,263 m/s2.

    c)

    Planteas la expresión del módulo de la aceleración resultante, y queda:

    a = √(aT2 + aN2), reemplazas los valores correspondientes al instante en estudio, y queda:

    √(0,1942 + 0,2632) ≅ √(0,107) ≅ 0,327 m/s2.

    Espero haberte ayudado.

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    umayuma
    el 12/12/18

    Considere dos cargas eléctricas puntuales de q1=2. 10−6 C y q2=−4. 10−6 C separadas 0,1m,¿en qué punto fuera del segmento el campo es nulo?

    0,24m a la izquierda de la carga positiva es el resultado.

    Respecto a los apuntes: ¿como se sabe la distancia x?

    También me parece que lo correcto sería decir que q1<q2(el punto en el que el campo es nulo está más cerca de la carga mas pequeña en valor absoluto,por la ley de Coulomb) y si llamamos x a la distancia a la que habría que colocar la carga q3 a la izquierda,no?


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    Raúl RC
    el 13/12/18

    Tienes un vídeo del profe donde trató este tema.

    https://www.youtube.com/watch?v=mIEKYQrb9Ng

    Espero te ayude, nos cuentas ;)

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    umayuma
    el 13/12/18

    Mis disculpas por no haber buscado una explicación en los vídeos del profe.

    El resultado que he hallado ha sido x=0,1m=10cm,¿en que me he equivocado? El resultado que he visto es 0,24 cm,¿es posible que haya mas de un punto de equilibrio donde los campos se anulen?

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    Juanita Perez
    el 12/12/18

    Buenas, no acabo de entender como se hacen los ejercicios de cuerpos en contacto ( dinamica). Por ejemplo: Dos bloques A y B, de 4kg y 2kg de masa respectivamente, se encuentran yuxtapuestos y apoyados en una superficie horizontal. Se ejerce una fuerza horizontal sobre el bloque A, el cual empuja a su vez al bloque B, que está en contacto con él. El conjunto experimenta una aceleración de 2 m/s al cuadrado como consecuencia de la fuerza aplicada. ¿Qué fuerza soporta cada bloque? SOL: 12N y 4N, respectivamente. 

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    Raúl RC
    el 13/12/18

    Si durante el movimiento de las masas se mantienen juntas, se pueden considerar una única partícula de masa mA+mB . Las dos masas se mueven con la misma aceleración, por lo que la Segunda Ley de Newton nos dice que para obtener la fuerza neta sobre cada masa

    FA=mA·a=(mA/(mA+mB)·F siendo la fuerza aplicada sobre el conjunto de ambas masas, con lo cual la primera masa soporta la fuerza F del conjunto de ambas  masas unidas:

    F=(mA+mB)·a=12 N

    Con lo cual:

    FB=(mB/(mA+mB)·F =4 N

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    Gustavo Landín Murillo
    el 12/12/18

    Necesito ayuda con esta pregunta: Una bola de billar de masa 160 g que se mueve horizontalmente a una velocidad de 1,5 m / s choca frontalmente contra una segunda bola de billar de masa 162 g que está en reposo. Como resultado del impacto, las dos bolas se mantienen unidas moviéndose en la misma dirección y sentido que la bola 1 inicialmente.

    La pregunta es: Calcular la velocidad que salen las 2 bolas después del choque. Lo que he hecho ha sido la formula de m1 x v1+ m2 x v2 = m1 x vf1 +m2 x vf2 , pero al sustitur los datos hay algo mal que hago y en vf1 no se si sería negativa pero en ese caso me salen resultados absurdos.

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    Raúl RC
    el 13/12/18

    El problemas que has tenido es que si las bolas permanecen juntas despues del choque tendrás una colision inelástica, en ella se cumple que:

    m1·v1+m2·v2=(m1+m2)·vf

    0,16·1,5+0=0,322·vf=>vf=0,745 m/s

    Mejor?

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    Rocio Redero Conde
    el 12/12/18

    Por favor me podéis ayudar con estas preguntas?

    1.- Necesitamos diseñar un ciclotrón capaz de acelerar protones hasta que su energía cinética alcance 30MeV. ¿Cuál ha de ser su radio si el campo magnético que podemos emplear es de 5T?Calcular la frecuencia.Datos. e=1,6x10∧-19C,m protón=1,67x10∧-27kg,1eV=1,6x10∧-19.

    2.-Dos hilos indefinidos y paralelos están separados una distancia d y transportan corrientes de intensidad I=5A en el mismo sentido. Determinar la distancia d para que la fuerza por unidad de longitud entre ellos sea de 10∧-5Nm∧-1.

    Gracias.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 12/12/18

    1)

    A partir de la expresión de la energía cinética:

    (1/2)*M*v2 = EC, 

    puedes despejar:

    v = √(2*EC/M) (*).

    Planteas la expresión del módulo de la fuerza de origen magnético que actúa sobre el protón, y queda:

    F = q*v*B (1);

    luego, aplicas la Segunda Ley de Newton, y tienes la ecucación:

    F = M*acp (2);

    luego, igualas las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    q*v*B = M*acp,

    sustituyes la expresión del módulo de la aceleración centrípeta, y queda:

    q*v*B = M*v2/R,

    multiplicas en ambos miembros por R, divides en ambos miembros por q*v*B, y queda:

    R = M*v / (q*B), 

    aquí sustituyes la expresión del módulo de la velocidad lineal del protón señalada (1), y queda:

    R = M*( √(2*EC/M) ) / (q*B)

    y solo queda que reemplaces valores y hagas el cálculo.

    Espero haberte ayudado.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 12/12/18

    2)

    Planteas la expresión del módulo del campo magnético producido por uno de los cables sobre un punto del otro cable, y queda:

    B = μ0*I / (2π*d) (1).

    Planteas la expresión del módulo de la fuerza magnética aplicada sobre un punto del segundo cable por acción del campo magnético producido por el primer cable, y queda:

    F = I*L*B,

    divides en ambos miembros por L, y la expresión de la fuerza aplicada por unidad de longitud queda:

    F/L = I*B (2).

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

    F/L = μ0*I2 / (2π*d),

    multiplicas en ambos miembros por d, divides en ambos miembros por (F/L), y queda:

    d = μ0*I2 / ( 2π*(F/L) ),

    y solo queda que reemplaces valores y hagas el cálculo.

    Espero haberte ayudado.

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    DIEGO
    el 12/12/18

    Alguien me puede resolver este problema?

    Un cuerpo de 20kg se lanza por un plano horizontal con una velocidad inicial de 15m/s. El cuerpo recorre una distancia de 30m hasta que se para a causa del fregamiento. Calcula la fuerza de fregamiento entre el cuerpo y el plano.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 12/12/18

    Observa que sobre el cuerpo, y en la dirección de su desplazamiento, actúa solamente la fuerza de rozamiento, luego aplicas la Segunda Ley de Newton y tienes la ecuación:

    -fr = M*a, de donde puedes despejar: a = -fr/M (1).

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

    v2 - vi2 = 2*a*(x - xi),

    reemplazas datos: v = 0 (velocidad final), xi = 0 (posición inicial), y queda:

    -vi2 = 2*a*x,

    de aquí despejas:

    a = -vi2/(2*x) (2).

    Luego, igualas las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    -fr/M = -vi2/(2*x),

    multiplicas por -M en ambos miembros, y queda:

    fr = M*vi2/(2*x),

    reemplazas datos: M = 20 Kg, vi = 15 m/s, x = 30 m, y queda:

    fr = 20*152/(2*30), resuelves, y queda:

    fr = 75 N, que es el módulo de la fuerza de rozamiento.

    Espero haberte ayudado.

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    Adri Berna
    el 12/12/18


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 12/12/18

    a)

    Planteas las expresiones del coeficiente angular para el primer péndulo, y queda:

    ω1√(g/L), aquí elevas al cuadrado en ambos miembros, y queda: ω12 = g/L (1);

    ω1 = 2π/T1, aquí elevas al cuadrado en ambos miembros, y queda: ω12 = 4π2/T12 (2);

    luego, igualas las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    g/L = 4π2/T12, y de aquí despejas: T12 = 4π2*L/g (3).

    Planteas las expresiones del coeficiente angular para el segundo péndulo, y queda:

    ω2 = √(g/(2*L)), aquí elevas al cuadrado en ambos miembros, y queda: ω22 = g/(2*L) (4);

    ω2 = 2π/T2, aquí elevas al cuadrado en ambos miembros, y queda: ω22 = 4π2/T22 (5);

    luego, igualas las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    g/(2*L) = 4π2/T22, y de aquí despejas: T22 = 8π2*L/g (6).

    Luego, divides miembro a miembro entre las ecuaciones señaladas (3) (6), simplificas,y queda:

    T12/T22 = 1/2, aquí multiplicas por 2*T22 en ambos miembros, y queda:

    2*T12 =  T22;

    luego, sustituyes la relación entre los periodos de los péndulos que tienes en tu enunciado: T1 = T2 - 1 s, y queda:

    2*(T2 - 1)2 =  T22, desarrollas el primer miembro, y queda:

    2*T22 - 4*T2 + 2 =  T22, restas T22 en ambos miembros, y queda:

    T22 - 4*T2 + 2 = 0,

    que es una ecuación polinómica cuadrática, cuyas soluciones son:

    a1)

    T2 = ( 2-√(2) ) s ≅ 0,586 s, que corresponde a: T1( 2-√(2) ) - 1 = ( 1-√(2) ) s ≅ -0,414 s, que no tiene sentido para este problema;

    a2)

    T2 = ( 2+√(2) ) s ≅ 3,414 s, que corresponde a: T1 = ( 2+√(2) ) - 1 ( 1+√(2) ) s ≅ 2,414 s, que sí tiene sentido para este problema.

    Espero haberte ayudado.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 12/12/18

    b)

    Planteas la ecuación de equilibrio para el primer caso, y tienes:

    kA*ΔyA = M*g (1).

    Planteas la ecuación de equilibrio para el segundo caso, y tienes:

    kB*ΔyB = M*g (2).

    Luego, igualas las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    kA*ΔyA = kB*ΔyB (3).

    Luego, tienes la relación entre las constantes elásticas de los muelles:

    kA = 3*kB (4);

    luego, sustituyes la expresión señalada (4) en la ecuación señalada (3), y queda:

    3*kB*ΔyA = kB*ΔyB,

    divides en ambos miembros por kB, y queda:

    3*ΔyA = ΔyB,

    por lo que tienes que el estiramiento del muelle B es el triple del estiramiento del muelle A.

    Espero haberte ayudado.

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    Ismael G.R.
    el 12/12/18

    Similar a lo anterior, me gustaría que si me ayudaran con este último ejercicio, verificando si los resultados que tengo están bien o no y de ser posible señalar cual error tuve, se los agradecería...


    2.- Una partícula se mueve con aceleración angular constante, describiendo una circunferencia de radio r = 4,5[m] en sentido anti-horario. Parte del reposo desde el punto A(r,0) y completa la primera vuelta en t = 3[s].

    Determine:

    (a) Aceleración angular de la partícula.

    (b) Tiempo que emplea en describir un ángulo 3pi/2 (equivalente a 270°) a partir del reposo.

    (c) Vector velocidad tangencial expresado en términos de vectores unitarios i y j cuando la partícula ha descrito un ángulo igual a pi (180°).

    (d) Cantidad de vueltas que ha dado la partícula cuando ha transcurrido 10[s].


    Desarrollo:


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 12/12/18

    Observa que la partícula se desplaza con Movimiento Circular Uniformemente Acelerado, y observa que tienes los datos iniciales (consideramos que el instante inicial es: ti = 0):

    θi = 0 (posición angular inicial),

    ωi = 0 (velocidad angular inicial),

    α = a determinar (aceleración angular;

    luego, planteas las ecuaciones tiempo-posición angular y tiempo-velocidad angular, y queda:

    θ = θi + ωi*t + (1/2)*α*t2,

    ω = ωi + α*t;

    luego, reemplazas datos, cancelas términos nulos, resuelves coeficientes, y queda:

    θ = (1/2)*α*t2 (1),

    ω = α*t (2).

    a)

    Observa que tienes los datos:

    t = 3 s, θ = 2π rad,

    reemplazas valores en las ecuaciones señaladas (1) (2), resuelves coeficientes, y queda:
    2π = (9/2)*α, y de aquí despejas: α = 4π/9 rad/s2 (aceleración angular);

    θ = (2π/9)*t2 (1*),

    ω = (4π/9)*t (2*).

    b)

    Observa que tienes los datos:

    t = a determinar, θ = 3π/2 rad,

    reemplazas valores en las ecuación señalada (1*), resuelves coeficientes, y queda:

    3π/2 = (2π/9)*t2, de aquí despejas: t = √(27)/2 s (instante en que el móvil ha recorrido tres cuartos de giro).

    c)

    Observa que tienes los datos:

    t = a determinar, θ = π, ω = a determinar,

    reemplazas valores en las ecuaciones señaladas (1*) (2*), resuelves coeficientes, y queda:

    π = (2π/9)*t2, de aquí despejas: t = 3√(2)/2 s (instante en que el móvil ha recorrido medio giro),

    ω = (4π/9)*t, reemplazas el valor anterior, resuelves, y queda: ω = 2√(2)π/3 rad/s (velocidad angular);

    luego, planteas la expresión del módulo de la velocidad tangencial en función de la velocidad angular y del radio de la trayectoria, y queda:

    v = r*ω, reemplazas el valor del radio que tienes en tu enunciado r = 4,5 m = 9/2 m), y el valor de la velocidad angular que tienes calculado, resuelves, y queda: v = 3√(2)π m/s;

    luego, como el giro es antihorario, y el móvil ha recorrido medio giro (haz un gráfico para que puedas visualizar la situación), y observa que la dirección de la velocidad tangencial es paralela al eje OY, con sentido acorde al semieje OY negativo, por lo que la expresión cartesiana del vector velocidad tangencial en este instante queda:

    V = < 0 , -3√(2)π > = 0i - 3√(2)πj.

    d)

    Observa que tienes los datos:

    t = 10 s, θ = a determinar,

    reemplazas valores en la ecuación señalada (1*), resuelves, y queda:

    θ = (200π/9) rad (posición angular del móvil a los diez segundos de haber partido);

    luego, expresas esta posición angular en términos de giros (recuerda 1 giro = 2π rad), y queda:

    θ = (200π/9) / (2π) = 100/9 giros 11,111 giros.

    Espero haberte ayudado.

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    Ismael G.R.
    el 12/12/18

    Gracias Antonio me sirvió demasiado y entendí cual fue mi error. De ser posible me serviría demasiado si puedes revisar el ejercicio anterior a este que subí, saludos y gracias.

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