Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Adrián Páez
    el 18/11/18

    Un chaval arrastra por el suelo un cajón de 20 kg tirando con una cuerda que forma 30º 

    con la horizontal. El cajón se encuentra en reposo y recorre 4 m en 2 s con aceleración 

    constante. Si la fuerza de rozamiento del cajón con suelo es de 90 N, calcula: a) la fuerza que 

    hace el chico; b) la fuerza que hace el cajón sobre el suelo.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/11/18

    Considera un sistema de referencia OXY con eje OX horizontal con sentido positivo acorde al desplazamiento del cajón, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba (consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2).

    Luego, observa que sobre el cajón actúan cuatro fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

    Peso: P = M*g = 20*10 = 200 N, horizontal, hacia abajo;

    Acción normal del suelo: N, vertical, hacia arriba;

    Tensión de la cuerda: T, inclinada 30° con respecto a la horizontal, acorde al desplazamiento del cajón, hacia arriba;

    Rozamiento del suelo: fr = 90 N, horizontal, opuesto al desplazamiento del cajón.

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

    T*cos(30°) - fr = M*a (1),

    N + T*sen(30°) - P = 0 (2).

    Luego, observa que tienes el desplazamiento del cajón y el tiempo empleado para hacerlo, por lo que planteas la ecuación de posición de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (observa que consideramos que el instante inicial es: ti = 0, que la posición inicial es: xi = 0, y que la velocidad inicial es: vi = 0), cancelas términos nulos, y queda:

    x = (1/2)*a*t2, reemplazas valores, resuelves el segundo miembro, y queda:

    4 = 2*a, y de aquí despejas: a = 2 m/s2.

    Luego, reemplazas los datos que tiene en tu enunciado y el valor remarcado en las ecuaciones señaladas (1) (2), y queda:

    T*cos(30°) - 90 = 20*2, de aquí despejas: T = 130/cos(30°) ≅ 150,111 N;

    N + 150,111*sen(30°) - 200 = 0, de aquí despejas: ≅ 124,944 N.

    a)

    Como el chico jala de la cuerda, puedes concluir que la fuerza que él ejerce es igual a la tensión de la misma: F = ≅ 150,111 N.

    b)

    Como el suelo ejerce sobre el cajón una acción normal N, aplicas la Tercera Ley de Newton, y tienes que el cajón ejerce sobre el suelo una fuerza opuesta, cuyo módulo es: ≅ 124,944 N, vertical hacia abajo.

    Espero haberte ayudado.

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    Adrián Páez
    el 18/11/18

    Tres niños pelean por una pelota de 400 g que está en el suelo. Los tres tiran de ella con

    fuerzas horizontales de 100 N cada uno. La dirección de la fuerza del segundo forma un 

    ángulo de 120º con la del primero. La dirección de la fuerza del tercero forma un ángulo de 

    105º con la del segundo ¿Cal será la aceleración de la pelota?

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    Raúl RC
    el 18/11/18

    Debes aplicar la segunda ley de Newton y realizar la descomposicion vectorial de las fuerzas tal y como el profe explico en este vídeo, inténtalo ;)


    Suma de fuerzas y descomposición vectorial 02

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/11/18

    Planteas un sistema de referencia OXY con origen de coordenadas en el centro de masas de la pelota, con eje OX con dirección horizontal y sentido positivo acorde a la fuerza ejercida por el primer niño, y con eje OY horizontal con dirección perpendicular al eje OX con sentido positivo acorde a la fuerza ejercida por el segundo niño.

    Luego, observa que sobre la pelota actúan tres fuerzas horizontales, de las que indicamos sus módulos, e indicamos sus direcciones por medio de los ángulos que forman con el semieje positivo OX:

    F1 = 100 N, θ1 = 0°;

    F2 = 100 N, θ2 = 120°;

    F3 = 100 N, θ3 = 120°+105° = 225°.

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

    F1*cos(0°) + F2*cos(120°) + F3*cos(225°) = M*ax,

    F1*sen(0°) + F2*sen(120°) + F3*sen(225°) = M*ax;

    reemplazas el valor de la masa de la pelota (M = 400 g = 0,4 Kg), reemplazas los valores de las razones trigonométricas, reemplazas el valor de los módulos de las fuerzas aplicadas sobre la pelota, y queda:

    100*1 + 100*(-1/2) + 100*(-√(2)/2) = 0,4*ax,

    100*0 + 100*(√(3)/2) + 100*(-√(2)/2) = 0,4*ay;

    resuelves los primeros miembros de ambas ecuaciones, dividen por 0,4 en ambos miembros de ambas ecuaciones, y queda:

    -20,711 m/s2  ax,

    15,892 m/s2  ay,

    que son los valores de las componentes de la aceleración de la pelota,

    cuyo módulo tiene la expresión:

    a = √(ax2+ay2≅ √( (-20,711)2+(15,892)2 ≅ √(681,501) ≅ 26,106 m/s2;

    y cuyo ángulo de inclinación con respecto al eje OX positivo tiene la tangente:

    tanθ = ay/ax ≅ 15,992/(-20,711) ≅ -0,767,

    compones con la función inversa de la tangente (observa que el vector aceleración se encuentra en el segundo cuadrante), y queda:

    θ ≅ -37,500° + 180° ≅ 142,500°.

    Espero haberte ayudado.

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    Adrian Paez Marquez
    el 18/11/18

    Calcula la fuerza necesaria para que un cubo de agua de 5 kg de masa: a) esté suspendido 

    en el aire; b) descienda con aceleración de 1 m/s2

    ; c) descienda con aceleración de 10 m/s2

    d) ascienda con aceleración de 3 m/s2

    ; e) ascienda con celeridad constante de 3 m/s

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/11/18

    En todos los casos consideramos un sistema de referencia con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba, y consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2.

    a)

    Aplicas la Primera Ley de Newton (observa que el cubo está en reposo), y queda:

    F - P = 0, sumas P en ambos miembros, y queda:

    F = P, expresas al módulo del peso del cubo en función de su masa y de la aceleración gravitatoria terrestre, y queda:

    F = M*g = 5*10 = 50 N.

    b)

    Aplicas la Segunda Ley de Newton (observa que la aceleración del cubo es negativa), y queda:

    F - P = M*a, expresas al módulo del peso del cubo en función de su masa y de la aceleración gravitatoria terrestre, y queda:

    F - M*g = M*a, sumas M*g en ambos miembros, extraes factor común en el segundo miembro, y queda:

    F = M*(a + g), reemplazas valores, y queda:

    F = 5*(-1 + 10) = 5*9 = 45 N.

    c)

    Aplicas la Segunda Ley de Newton (observa que la aceleración del cubo es negativa), y queda:

    F - P = M*a, expresas al módulo del peso del cubo en función de su masa y de la aceleración gravitatoria terrestre, y queda:

    F - M*g = M*a, sumas M*g en ambos miembros, extraes factor común en el segundo miembro, y queda:

    F = M*(a + g), reemplazas valores, y queda:

    F = 5*(-10 + 10) = 5*0 = 0 (observa que el cubo cae libremente en este caso).

    d)

    Aplicas la Segunda Ley de Newton (observa que la aceleración del cubo es positiva), y queda:

    F - P = M*a, expresas al módulo del peso del cubo en función de su masa y de la aceleración gravitatoria terrestre, y queda:

    F - M*g = M*a, sumas M*g en ambos miembros, extraes factor común en el segundo miembro, y queda:

    F = M*(a + g), reemplazas valores, y queda:

    F = 5*(3 + 10) = 5*13 = 65 N.

    e)

    Aplicas la Primera Ley de Newton (observa que el cubo asciende con velocidad constante), y queda:

    F - P = 0, sumas P en ambos miembros, y queda:

    F = P, expresas al módulo del peso del cubo en función de su masa y de la aceleración gravitatoria terrestre, y queda:

    F = M*g = 5*10 = 50 N.

    Espero haberte ayudado.

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    Adrian Paez Marquez
    el 18/11/18

    He intentado de todo pero los resultados no concuerdan con los de el profesorado


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    Raúl RC
    el 18/11/18

    Te contesto en los otros post, te recomiendo que adjuntes tus respuestas en el post donde hagas la pregunta, será más fácil poder ayudarte

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    Adrian Paez Marquez
    el 18/11/18

     Al lanzar con una honda una piedra de 100 g ejercemos sobre las correas una fuerza de 

    200 N. Si la piedra describe círculos de 80 cm de radio: a) ¿con que celeridad saldrá cando la 

    soltemos?; b) ¿Que sucedería si describiese con la misma celeridad círculos de radio 50 cm?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/11/18

    Aplicas la Segunda Ley de Newton, y queda:

    F = M*acp,

    expresas al módulo de la aceleración centrípeta en función del radio de la trayectoria y de la velocidad lineal, y queda:

    F = M*v2/R, 

    multiplicas por R/M en ambos miembros, y queda:

    F*R/M = v2

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

    √(F*R/M) = v,

    que es la expresión del  módulo de la velocidad lineal en función de la fuerza aplicada, del radio de giro y de la masa de la piedra.

    Luego, tienes los datos:

    M = 100 g = 0,1 Kg,

    F = 200 N,

    R = 80 cm = 0,8 m;

    reemplazas en la ecuación remarcada, y queda:

    v = √(200*0,8/0,1) = √(1600) = 40 m/s.

    Luego, si el radio de giro es: R1 = 50 cm = 0,5 m,

    reemplazas en la ecuación remarcada, y queda:

    v1√(200*0,5/0,1) = √(1000) m/s ≅ 31,623 m/s.

    Espero haberte ayudado.

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    Adrian Paez Marquez
    el 18/11/18

    Un barco de 10000 Tm es remolcado con celeridad constante por un canal mediante dos

    tractores, uno a cada lado, que tiran de él con idéntica fuerza mediante cuerdas que forman un 

    ángulo de 45º con la dirección de avance del barco. Si la fuerza de rozamiento del barco con

    agua es de 2000 N ¿qué fuerza hace cada uno de los tractores?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/11/18

    Observa que en la dirección horizontal perpendicular a la dirección de desplazamiento del barco tienes que las componentes de las fuerzas ejercidas por los tractores se equilibran.

    Observa que en la dirección de desplazamiento del barco actúan tres fuerzas, de las que indicamos sus módulos y sentidos:

    Acción del primer tractor: F1 = F*cos(45°) acorde al desplazamiento del barco,

    Acción del segundo tractor: F2 = F*cos(45°) acorde al desplazamiento del barco,

    Rozamiento del agua: fr = 2000 N opuesto al desplazamiento del barco.

    Luego, aplicas la Primera Ley de Newton (observa que el barco se desplaza con velocidad constante), y queda:

    F1 + F2 - fr = 0, sumas fr en ambos miembros, y queda:

    F1 + F2 = fr, sustituyes expresiones, reduces términos semejantes en el primer miembro, y queda:

    2*F*cos(45°) = 2000, resuelves el coeficiente en el primer miembro, y queda:

    F*√(2) = 2000, divides por √(2) en ambos miembros, y queda:

    F = 2000/√(2) = 1000*√(2) N ≅ 1414,214 N.

    Espero haberte ayudado.

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    Adrian Paez Marquez
    el 18/11/18

    Un cuerpo de 50 kg se lanza hacia arriba por una pendiente de 170 m de largo que forma un 

    ángulo de 30º con la horizontal. La celeridad con la que inicia el ascenso es de 40 m/s. Calcula 

    la altura máxima que alcanza antes de comenzar a resbalar hacia abajo: a) cuando el 

    rozamiento es despreciable; b) cuando el rozamiento es de 150 N.; c) calcula el tiempo que 

    tarda en volver al punto de partida en el caso en el que el rozamiento es 150 N


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    Raúl RC
    el 18/11/18

    a) se cumple el ppio de conservacion de la energia al no haber rozamiento:

    Eci+Epi=Ecf+Epf

    La energia potencial inicial es cero al ser altura cero y la cinetica final es cero al ser la velocidad final nula, con lo cual:

    0,5·50·402=50·9,8·h =>h=81,63 m

    b) para este apartado te recomiendo este video:

    https://www.youtube.com/watch?v=JvQY85uPF54


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    Alexis Romero
    el 18/11/18

    Hola me podrían ayudar con el desarrollo de este problema.

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    Raúl RC
    el 18/11/18

    Aplicando la ley de Boyle Mariotte se tiene que:

    P1•V1=P2•V2

    Siempre que la temperatura sea constante. Lo demas es sustituir los valores 

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    carmela
    el 18/11/18

    Tengo un problema de alcances que dice: un leon puede acelerar a 10m/s", y una gacela a 5 m/s". Si la distancia innicial entre esllos es de 25 m, ¿cuánto tiempo ha de mantener el leon su aceleración para alcanzar la gacela?

    Se me plantean varias dudas, si no me da la velocidad inicial qué hago? Supongo que es 0 en ambos casos? Después cuando planteo la ecuación se me van los tiempos. Me podéis indicar cómo hacerlo?  Mil gracias


    Francisco Javier (o quien pueda ayudarme) ¡socorro! la respuesta correcta es 3.2 s y no raíz de 5. ¿Se te ocurre algo?



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    Jerónimo
    el 18/11/18

    Considerando el origen de coordenadas en la posición inicial del león.

    posición del león     x=1/2 10t²

    posición  de la gacela  x=25+1/2  5t²

    Se encontrarán cuando las posiciones se igualen  1/2 10t²=25+1/2  5t²

    5t²=25+2,5t²          2,5t²=25     t=√25/2,5=3,16s

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/11/18

    Establece un sistema de referencia con origen en la posición inicial del león, con eje OX horizontal con sentido positivo hacia la posición de la gacela, y con instante inicial: ti = 0.

    Luego, tienes los datos iniciales para el león (consideramos que este animal se encuentra inicialmente en reposo):

    xi = 0, vi = 0, a = 10 m/s2;

    luego, planteas la ecuación tiempo-posición de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, y queda:

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

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

    xL = 5*t2 (1).

    Luego, tienes los datos iniciales para la gacela (consideramos que este animal se encuentra inicialmente en reposo):

    xi = 25 m, vi = 0, a = 5 m/s2;

    luego, planteas la ecuación tiempo-posición de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, y queda:

    xG = xi + vi*t + (1/2)*a*t2,

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

    xG = 25 + (5/2)*t2 (2).

    Luego, planteas la condición de encuentro, y queda:

    xL = XG

    sustituyes las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    5*t2 = 25 + (5/2)*t2,

    multiplicas por 2/5 en todos los miembros de la ecuación, y queda:

    2*t2 = 10 + 1*t2,

    restas 1*t2 en ambos miembros, y queda:

    t2 = 10, extraes raíz cuadrada en ambos miembros, y queda:

    t = √(10) s ≅ 3,162 s, que es el instante de encuentro entre los dos animales;

    luego, reemplazas el valor remarcado en las ecuaciones señaladas (1) (2), y queda:

    xL = 5*( √(10) )2 = 5*10 = 50 m,

    xG = 25 + (5/2)*√(10) )2 = 25 + (5/2)*10 = 25 + 25 = 50 m,

    por lo que tienes que la posición de encuentro es:

    xe = 50 m.

    Espero haberte ayudado.

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    DIEGO
    el 18/11/18

    Un coche teledirigido pasa por la marca de salida de una pista rectilínea a una velocidad de 90km/h en eses momento frena de manera que la velocidad disminuye 5m/s cada segundo. Calcula la velocidad y la posición después de3 seg. y de 6 seg. de aplicar la frenada.

    Gracias

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/11/18

    Tienes la velocidad inicial del coche:

    vi = 90 Km/h = 90*1000/3600 = 25 m/s.

    Tienes los datos necesarios para calcular la aceleración (observa que la velocidad del coche disminuye):

    a = Δv/Δt = (-5m/s)/(1 s) = - 5 m/s2.

    Luego, planteas la expresión de la velocidad del coche en función del tiempo de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (observa que consideramos que el instante inicial es: ti = 0), y queda:

    v(t) = vi + a*t,

    reemplazas valores, y queda:

    v(t) = 25 - 5*t.

    Luego, evalúas la expresión de la velocidad que tienes remarcada para el primer instante en estudio, y queda:

    v(3) = 25 - 5*3 = 25 - 15 = 10 m/s.

    Luego, evalúas la expresión de la velocidad que tienes remarcada para el segundo instante en estudio, y queda:

    v(6) = 25 - 5*6 = 25 - 30 = -5 m/s,

    que no tiene sentido para este problema,

    porque si planteas la condición de detención del coche:

    v(t) = 0, sustituyes la expresión de la función velocidad que tienes remarcada, y queda:

    25 - 5*t = 0, restas 25 en ambos miembros, y queda:

    -5*t = -25, divides por -5 en ambos miembros, y queda:

    t = 5 s, por lo que tienes que el coche ya está detenido en el segundo instante en estudio (t = 6 s).

    Luego, si consideras que la posición inicial del coche es: xi = 0, planteas la expresión de la posición del coche en función del tiempo, y queda:

    x(t) = xi + vi*t + (1/2)*a*t2, reemplazas valores, cancelas el término nulo, resuelves coeficientes, y queda:

    x(t) = 25*t - (5/2)*t2;

    luego, evalúas para el primer instante en estudio, y queda:

    x(3) = 25*3 - (5/2)*32 = 75 - 45/2 = 105/2 = 52,5 m,

    luego, evalúas para el instante de detención, y queda:

    x(5) = 25*5 - (5/2)*52 = 125 - 125/2 = 125/2 = 62,5 m;

    por lo que tienes que la posición del coche para el segundo instante en estudio (observa que ya está detenido) es:

    x(6) = 62,5 m.

    Y si luego de la detención, tienes que se mantiene la aceleración del coche, observa que éste vuelve sobre su trayectoria, y su posición y su velocidad en el segundo instante en estudio quedan:

    x(6) = 25*6 - (5/2)*62 = 150 - 90 = 60 m,

    v(6) = -5 m/s.

    Espero haberte ayudado.


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