Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Lucas
    el 19/5/19

    Una bola de acero  con volumen de 0,24 litros y densidad 7.9 /cmΛ3, se sumerge en agua. Calcula el empuje y la fuerza resultante. 


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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    Le hace falta información a la densidad de la bola. Podría ser kg/cm3, g/cm3, etc. Acláranos. 

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 20/5/19

    Tienes los datos:

    V = 0,24 L = 0,24 dm3 = 0,000240 m3 (volumen de la bola),

    δb = 7,9 g/cm3 = 7,9*0,001/0,000001 = 7900 Kg/m3 (densidad de masa del acero),

    δa = 1 g/cm3 = 1000 Kg/m3 (densidad de masa del agua),

    g = 9,8 m/s2 (módulo de la aceleración gravitatoria terrestre).

    Luego, planteas la expresión del módulo del peso de la bola de acero, y queda:

    Pbδb*V*g = 7900*0,000240*9,8 = 18,5808 N.

    Luego, planteas la expresión del módulo del empuje que ejerce el agua sobre la bola, y queda:

    E = δa*V*g = 1000*0,000240*9,8 = 2,352 N.

    Luego, establece un sistema de referencia con eje de posiciones OY vertical con sentido positivo hacia arriba, y la expresión de la fuerza resultante queda:

    FR = -P + E = -18,5808 + 2,352 = -34,8096 N,

    y observa que el signo negativo indica que su sentido es hacia abajo.

    Espero haberte ayudado.

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    MDY01
    el 18/5/19

    Un cuerpo de 5 kg se mueve según la ecuación: r = 3t2 i −2t j +5 k m. Calcula la fuerza que actúa sobre él e indica en qué dirección lo hace. ??

    ayuda

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    Francisco Javier
    el 18/5/19

    Derivamos dos veces con respecto al tiempo la ecuación de posición del cuerpo para obtener la ecuación de aceleración. 

    a= d2/dt2 [r] = d2/dt2 [3*t2 i - 2*t j + 5 k] = 6 m/s2 i 

    Ahora aplicamos la segunda ley de newton para hallar la respuesta. 

    F = m*a

    F = m*a

    F = 5*(6 i)

    F = 30 N i

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    Joaquin Aguirre
    el 17/5/19

    Hola unicoos necesito ayuda con este ejercicio. Los temas que estoy viendo son primera ecuación cardinal, centro de masa, impulso, choques y momento lineal. Gracias

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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    Determinamos el tiempo que demora m2 en recorrer la distancia vertical A/2. 

    Para ello aplicamos la ecuación pertinente a un movimiento rectilíneo uniforme (MRU).

    Recordemos que este análisis es respecto al eje "y". Por tanto habrá que descomponer la velocidad en este eje. 

    y = v2*Cos(α)*t = A/2

    t = (A/2)/(v2*Cos(α))

    t = (0.8/2)/(1.5*Cos(15º))

    t = 0.2761 s

    Ahora utilizando este tiempo podemos saber que distancia horizontal recorre m2 antes de chocar con m1

    Utilizamos también ecuación para un MRU. Igual para este eje hay que descomponer la velocidad. 

    x = v2*Sin(α)*t

    x = 1.5*Sin(15º)*0.2761

    x = 0.1072 m

    Ahora planteamos la conservación de la cantidad de movimiento "p" en ambos ejes.

    Quiere decir que la cantidad de movimiento horizontal antes y después del choque es la misma.

    Lo mismo podemos decir para el movimiento vertical.

    Recordando que: p = m*v

    Eje horizontal ("x"): 

    pinicial = pfinal 

    m1*v1 + m2*v2 = m1*v1' + m2*v2

    v2 tenemos que descomponerla en su componente horizontal. 

    Lo mismo debemos hacer con v2' y v1', donde esta última no sabemos el ángulo con el que sale después del choque.

    Le asignamos una incógnita a este ángulo, θ. Además de suponerlo que esta con respecto al eje "x". 

    Dicho esto, nos quedaría: 

    m1*v1 + m2*v2*Sin(α) = m1*v1'*Cos(θ) + m2*v2'*Cos(β)

    Dados que las masas m1 y m2 son iguales, se simplifican todas de la ecuación anterior.

    v1 + v2*Sin(α) = v1'*Cos(θ) + v2'*Cos(β)

    Tenemos una ecuación con dos incógnitas. Debemos ahora plantear la conservación de cantidad en el otro eje. 

    Eje vertical ("y"): 

    pinicial = pfinal  

    m1*v1 + m2*v2 = m1*v1' - m2*v2

    Aquí v1 = 0 porque no hay movimiento de esta masa en este eje. 

    v2 debemos descomponerla a su componente vertical. Lo mismo con v2' y v1'. Queda: 

    m2*v2*Cos(α) = m1*v1'*Sin(θ) - m2*v2'*Sin(β) 

    Como ya mencionamos, las masas se eliminan debido a que son iguales.

    v2*Cos(α) = v1'*Sin(θ) - v2'*Sin(β) 

    Ahora tenemos dos ecuaciones con dos incógnitas en común, θ y v1'. Reemplazamos los datos que tenemos en ambas: 

    v1 + v2*Sin(α) = v1'*Cos(θ) + v2'*Cos(β)   →   1.5 + 1.5*Sin(15º) = v1'*Cos(θ) + 1.3*Cos(60º) 

    v2*Cos(α) = v1'*Sin(θ) + v2'*Sin(β)    →   1.5*Cos(15º) = v1'*Sin(θ) - 1.3*Sin(60º)

    Resolviendo este sistema por cualquier método algebraico conocido obtenemos que: 

    v1' = 2.8570 m/s 

    θ = 64.3167º 

    Finalmente podemos decir que m1 después del choque tendrá las siguientes componentes de velocidad: 

    vx = v1'*Cos(θ) = 2.8570*Cos(64.3167º) = 1.2382 m/s

    vy = v1'Sin(θ) = 2.8570*Sin(64.3167º) = 2.5747 m/s

    Y como estamos hablando de MRU, mantendrán estas velocidades constantes en sus respectivos ejes. 

    Planteamos la ecuación de posición para m1 con la siguiente forma: 

    x = xo + vx*t

    y = yo + vy*t

    Donde "xo" y "yo" son las posiciones justo cuando se da el choque.

    La "xo" seria la suma de la distancia L/2 (distancia recorrida antes de tirar a m2) más la distancia que recorre cuando ya se tira m2

    Esta última distancia ya la hemos calculado al inicial del problema. Entonces: 

    xo = L/2 + x = 1.4/2 + 0.1072 = 0.8072 m

    Y la "yo" sale a simple vista viendo la imagen.

    yo = A/2 = 0.8/2 = 0.4 m

    Reemplazando valores ahora en las ecuaciones de posición damos con la respuesta al problema. 

    x = 0.8072 + 1.2382*t

    y = 0.4 + 2.5747*t


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    Sheila
    el 17/5/19

    No sé como se realiza este problema, me podrían ayudar??

    Un chico quiere lanzar una piedra y que esta llegue al oto lado de un río de 8 m de anchura.

    a) Determina si podrá hacerlo lanzándola con una velocidad de 10m/s y con un ángulo de 45º

    b) Calcula la altura máxima alcanzada por la piedra

    c) Velocidad que tiene la piedra en el punto más alto de su trayectoria.

    d) Velocidad que tendrá la piedra un instante antes de llegar al suelo.

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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    a) 

    Aplicamos directamente la ecuación que nos brinda el alcance máximo de un proyectil en función de la velocidad inicial y el ángulo. 

    Dicha ecuación se puede deducir. Para este caso, omito su demostración.

    Dicho esto: 

    xmaximo = [vo2*Sin2(θ)]/g 

    Reemplazando los datos obtenemos que: 

    xmaximo = [102*Sin2(45º)]/9.81

    xmaximo = 5.0968 m 

    Como podemos ver:

    5.0968 m < 8 m

    Con lo que podemos afirmar que la piedra no podrá atravesar el rio. 

    b) 

    Al igual que el inciso anterior, acá podemos aplicar directamente la ecuación que da la altura máxima en función de la velocidad inicial y el ángulo. 

    Y es esto lo que haremos. Omitimos nuevamente la demostración. 

    Entonces: 

    ymaxima = [vo2*Sin2(θ)]/2g

    Reemplazando los datos obtenemos que: 

    ymaxima = [102*Sin2(45º)]/2*9.81

    ymaxima = 2.5484 m

    c) 

    En este punto la piedra solo tendrá velocidad en el eje horizontal. No hay movimiento vertical en este punto.

    Cabe decir que la velocidad en este eje horizontal es constante en toda la trayectoria.

    Quiere decir que la componente horizontal inicial se mantendrá igual. Dicho esto: 

    vx = vo*Cos(θ) 

    vx = 10*Cos(45º)

    vx = 7.0711 m/s

    d) 

    Justo antes de llegar al suelo, la magnitud de la velocidad será igual ha la que tenía cuando salío.

    Ósea: 

    vf = 10 m/s

    Esta velocidad la podemos descomponer en sus componentes antes de llegar al suelo si deseas. 

    La componente horizontal antes de llegar al suelo ya sabemos cuanto vale. La calculamos en el inciso c)

    vfx = vx = 7.0711 m/s

    vfx = 7.0711 m/s

    Y la componente vertical antes de llegar al suelo será igual a la componente vertical justo cuando se lanzó la piedra solo que con signo contrario. 

    vfy = - voy = - vo*Sin(θ)

    vfy = - 10*Sin(45º)

    vfy = - 7.0711 m/s

    La suma vectorial de las componentes debe darte igual a la velocidad final, 10 m/s. 

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    José Luis NCOGO MBA
    el 17/5/19

    El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones de la superficie de un metal‚ cuando el metal está irradiado por la luz. Si la luz con una longitud de onda de 400nm cae sobre la superficie del metal‚ se liberan electrones con una energía crítica de 1‚38.10-19J.

    ¿Cuál es la  frecuencia mínima o de umbral de la luz requerida para liberar un electrón del metal? 


    A) 5‚4.104 Hz.

    B) 8‚5.1010 Hz.

    C) 2‚8.1016 Hz.

    D) 3‚3.1011 Hz.


    No caigo en ninguna solucion de los propuestos.

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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    Pasamos la energía cinética máxima (o critica) a electrón volt (eV).

    Recordamos que: 1 eV = 1.6022x10-19 J

    Dicho esto: 

    Kmaxima = 1.38x10-19 J (1 eV/1.6022x10-19 J) = 0.8613 eV

    Determinamos la energía total "E" por medio de la ecuación que relaciona la longitud de onda (de corte) y el producto de la constante de planck y la velocidad de la luz. Dicha ecuación es: 

    E = (h*c)/λ

    Recuerda que el producto "h*c" se suele aproximar a un valor de 1240 eV*nm. Entonces: 

    E = 1240/400 = 3.1 eV

    Teniendo este valor, la función de trabajo "Φ" seria: 

    Φ = E - Kmaxima = 3.1 - 0.8613 = 2.2387 eV

    Finalmente, la frecuencia mínima la podemos hallar con la siguiente expresión:

    ƒ = Φ/h

    Donde "h" como ya hemos mencionado es la constante de planck, con valor de 6.626x10-34 J*s

    ƒ = 2.2387/6.626x10-34 = 3.3787x1033 eV/J*s

    Como: 1 eV = 1.6022x10-19 J

    ƒ = 3.3787x1033 eV/J*s (1.6022x10-19 J/1 eV)

    ƒ = 5.4133x1014 Hz


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    monica
    el 17/5/19

    En el ejercicio siguiente, me dan las soluciones, pero no consigo llegar a esas soluciones, ¿me podéis ayudar?:  En un partido de fútbol, en el minuto 32 del primer tiempo, el jugador 9 lanzó un balón a ras de suelo, en pase recto, a una v= 27 km/h. Uno de sus compañeros de equipo, el número 12, que se encontraba 10m detrás del primero, en la misma dirección del lanzamiento del balón, salió tras de él con intención de alcanzarlo y pasarlo. La velocidad del número 12 era de 36 Km/h. ¿qué distancia hubo de recorrer este segundo jugador para alcanzar el balón? ¿Cuánto tiempo empleó?. DATO: el rozamiento del balón contra el suelo le produjo a éste una deceleración constante de -2m/s2 . SOLUCIÓN: t= 2,15 s.,  s=21,5m.

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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    Planteamos la ecuación de movimiento para el balón. Esta será el tipo MRUA. Se coloca su forma: 

    x = xo + vo*t + 0.5*a*t2 

    Si planteamos la referencia en el jugador 12, tenemos que el balón tendrá una posición inicial de: 

    xo = 10 m 

    Además el problema nos da la velocidad inicial y la desaceleración. Pasamos la primera a unidades acordes al SI. 

    vo = 27 km/h (1000 m/1 km)*(1 h/3600 s) = 7.5 m/s

    Y ahora reemplazando estos datos en la ecuación de posición: 

    xbalón = 10 + 7.5*t + 0.5*-2*t2 

    xbalón = 10 + 7.5*t - t2 

    Ahora planteamos la ecuación de movimiento para el jugador 12. Este tendrá su ecuación de la forma MRU que sería:

    x = xo + v*t 

    Como la referencia esta en este jugador, su posición inicial es cero (x= 0).

    El problema nos da la velocidad constante de este jugador. Pasamos esta velocidad a unidades del SI. 

    v = 36 km/h (1000 m/1 km)*(1 h/3600 s) = 10 m/s

    Reemplazando en la ecuación de posición: 

    xjugador = 0 + 10*t

    xjugador = 10*t

    Ahora sabemos que cuando el jugador alcance el balón, sus posiciones serán iguales.

    Quiere decir que podemos igualar las ecuaciones de posiciones para hallar el tiempo de encuentro.

    xbalón = xjugador 

    10 + 7.5*t - t2 = 10*t

    t2 + 2.5*t - 10 = 0

    Tenemos una ecuación cuadrática. Resolviendo por cualquier método algebraico y omitiendo toda solución negativa obtenemos que: 

    t = 2.1504 s

    Que sería el tiempo que demora el jugador 12 en alcanzar el balón. 

    Finalmente la distancia que recorre este jugador se obtiene reemplazando el tiempo obtenido en la ecuación de posición de dicho jugador. 

    xjugador = 10*t = 10*2.1504

    xjugador = 21.504 m

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    José Luis NCOGO MBA
    el 17/5/19

    Dos cargas q1= 3micro culombios   y q2= -6 micro culombios están situadas en el vacío a una distancia de 2m. Calcula la variación de la energía potencial para separarlas hasta una distancia de  4m.

    solucion:

    AEp= K*q1*q2/r luego AEp = 9*109*3*10-6*(-6)*10-6/4= -0.0405 Julios

    quiero saber si alguien cae en la misma solucion que yo.

    Gracias

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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    La energía potencial entre dos cargas puntuales viene dada por la ecuación: 

    U = (ke*q*q')/r

    Entonces lo que debemos hacer es calcular la energía potencial inicial (con r = 2 m) y la final (con r = 4 m). 

    Una vez hecho esto, restamos final menos inicial para dar con la respuesta. 

    En el vacío: ke = 8.99x109 N*m2/C2 

    Energía potencial inicial: 

    Uo = (8.99x109*3x10-6*-6x10-6)/2 

    Uo = - 0.0809 J

    Energía potencial final: 

    Uf = (8.99x109*3x10-6*-6x10-6)/4

    Uf = - 0.0405 J

    Finalmente la variación será: 

    ΔU = Uf - Uo = - 0.0405 - (- 0.0809)

    ΔU = 0.0404 J


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    Jose
    el 16/5/19

    Necesito ayuda con estos enunciados:

    1) se tienen tres cargas eléctricas  A,B yC ubicadas sobre la misma recta. la carga a dista de la carga B 2m y C dista 1m de B, estando b ubicada entre A y C. si la fuerza que ejerce a sobre A sobre B es 5x10 a la -6 N, calcular a) la fuerza C sobre B y b)la fuerza resultante sobre la carga B.

    2) Dos cargas eléctricas tales que una de ellas es la tercera parte de la otra. cuando se les separa 3cm se repelen con una fuerza igual 1,5x10 a la -2 N. calcular la fuerza de repulsión cuando la distancia se reduce a la mitad.

    respuesta del ejercicio 1: 1,99x10 a la menos 5 y 1,49x10 a la menos 5

    respuesta del ejercicio 2: 0,059 N


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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    2) 

    Sabemos que dos cargas se atraen (o repelen) con una fuerza eléctrica igual a: 

    F = (ke*q*q')/r2 

    Del problema nos dicen que: 

    q = q'/3

    Cuando las cargas están separadas r = 3 cm, tenemos el valor de la fuerza. 

    Con estos datos nos es suficiente calcular el valor de q'.

    Pasamos la distancia a unidades acordes al SI.

    r = 3 cm (1 m/100 cm) = 0.03 m

    Suponemos que ambas cargas están en el vacío. Dicho esto: ke = 8.99x109 N*m2/C2  

    Ahora reemplazando y resolviendo para q': 

    F = (ke*q*q')/r2 

    1.5x10-2 = [8.99x109*(q'/3)*q']/0.032 

    1.5x10-2 = [8.99x109*(q'2/3)]/0.032 

    8.99x109*(q'2/3) = 1.5x10-2*0.032 

    (q'2/3) = (1.5x10-2*0.032)/8.99x10 

    q'2= (3*1.5x10-2*0.032)/8.99x109 

    q' = 6.7119x10-8 C

    Por lo tanto: 

    q = q'/3 = 6.7119x10-8/3

    q = 2.2373x10-8 C

    Finalmente, la fuerza cuando la distancia se reduce a la mitad (r = 0.03/2 = 0.015 m) la obtenemos simplemente reemplazando este radio y el valor de las cargas ya calculadas arriba.

    F = (ke*q*q')/r2 

    F = (8.99x109*2.2373x10-8*6.7119x10-8)/0.0152 

    F = 0.0600 N

    Para el primer problema revisa bien el enunciado de donde sacaste el problema. Está muy mal redactado y me parece que le hacen falta datos.

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    Luis Sedano Wharton
    el 16/5/19


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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    a)

    Un auto circulando por la vía a nivel del suelo tendrá solo energía cinética. 

    Recordemos que la energía cinética viene dada por la ecuación: 

    K = 0.5*m*v2 

    Reemplazando datos tenemos que el auto tendrá una energía cinética de: 

    K = 0.5*1000*1202 

    K = 7.2x106 J

    Y para que este mismo auto obtenga esta misma energía al caer desde un nivel por encima del suelo se requerirá que lo haga desde una determinada altura. 

    Dicha altura la podemos hallar aplicando la definición de energía potencial.

    Recordemos que la energía potencial viene dada por la ecuación: 

    U = m*g*h

    Entonces reemplazando y desarrollando para "h" obtenemos la respuesta al problema. 

    7.2x106 = 1000*9.81*h

    h = 7.2x106/1000*9.81

    h = 733.945 m

    El inciso b) ya es algo de investigación que debes hacer por tu parte. 

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    José Luis NCOGO MBA
    el 16/5/19

    Buenas ayudenme con este ejercicio. El resultado que obtengo no coincide con ninguno de los propuestos. He optenido E= 3742,112 N/C


    Ejercicio

    En el origen de coordenadas está situada una carga  q1= +3  y en el
    punto (4,0) otra carga q2= +3


    Determina el vector campo eléctrico en el punto A (0,3)



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    Antonio Silvio Palmitano
    el 16/5/19

    Vamos con una orientación.

    Consideramos que los valores de las cargas son: q1 = q2 = 3 C, como indicas en tu enunciado.

    Observa que la expresión del módulo del campo producido por la primera carga es:

    E1 = k*q1/r12 = 9*109*3/32 = 3*109 N/C,

    con dirección y sentido del semieje OY positivo, cuyo vector unitario característico es: j = < 0 , 1 >,

    por lo que su expresión vectorial queda:

    E1 = 3*109*< 0 , 1 > (1) (en N/C).

    Observa que la expresión del módulo del campo producido por la segunda carga es:

    E2 = k*q2/r22 = 9*109*3/(42+32) = 27*109/25 = 1,08*109 N/C,

    con dirección y sentido correspondiente al vector que va desde el punto donde se encuentra la carga hasta el punto en estudio, cuya expresión es: v = < -4 , 3 >, cuyo módulo es: |v| = 5, por lo que el vector unitario correspondiente queda expresado: V = < -4/5 , 3/5 >, 

    por lo que la expresión vectorial del campo producido por la segunda carga queda:

    E2 = 1,08*109*< -4/5 , 3/5 > (1).

    Luego, planteas la expresión del campo eléctrico resultante en el punto en estudio, y queda:

    E = E1 + E2, sustituyes expresiones, y queda:

    E = 3*109*< 0 , 1 > + 1,08*109*< -4/5 , 3/5 >,

    introduces los factores escalares en las expresiones vectoriales, resuelves sus componentes, y queda:

    E = < 0 , 3*109 > + < -0,864*109 , 0,648*109 >, 

    resuelves la suma vectorial, y queda:

    E = < -0,864*109 , 3,648*109 >.

    Luego, puedes calcular el módulo y puedes plantear la dirección del campo eléctrico resultante.

    Espero haberte ayudado.

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    Berthin Alexander
    el 16/5/19


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    José Luis NCOGO MBA
    el 16/5/19

    gracias, solo que olvidé de precisar que las cargas se median en microculumbios, he hecho el mismo procedimiento y caigo en el mismo resultado que ustedes. Al parecer son los que estan en error.

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