Foro de preguntas y respuestas de Física

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    monica
    el 22/5/19

    Cómo se este ejercicio, si mi profesor utiliza las formulas de lanzamiento hacia abajo y=y0 +vot +1/2 gt2, y lanzamiento hacia arriba y= y0 +v0t - 1/2 gt2:

    Un objeto A se lanza hacia abajo desde una altura de 35m del suelo a 60km/h y al mismo tiempo se lanza otro B desde 5m hacia arriba con velocidad de 30km/h. ¿Dónde y cuándo se cruzan? ¿ Qué espacio ha recorrido cada uno de ellos en el momento de cruzarse?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 22/5/19

    Lo más conveniente, y pertinente, en estos casos es emplear un sistema de referencia único para estudiar el movimiento de los dos objetos. De todas maneras, vamos a emplear el procedimiento que se utiliza en tu clase.

    Para el primer objeto:

    Establece un sistema de referencia con origen de coordenadas a nivel del punto de partida del objeto A, con eje de posiciones (alturas) OY con dirección vertical y sentido positivo hacia abajo, con instante inicial: ti = 0, correspondiente al lanzamiento de los objetos. Consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 9,8 m/s2.

    Luego, tienes los datos

    yAi = 0 (el objeto A es lanzado desde el origen de coordenadas),

    vAi = 60 Km/h = 60*1000/3600 ≅ 16,667 m/s (la velocidad inicial del objeto A tiene sentido hacia abajo),

    aA = 9,8 m/s2 (la aceleración gravitatoria terrestre tiene sentido hacia abajo);

    luego, planteas la ecuación de posición de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado, y queda:

    yA = yAi + vAi*t + (1/2)*aA*t2,

    aquí reemplazas valores, resuelves coeficientes, cancelas términos nulos, y queda:

    yA ≅ 16,667*t + 4,9*t2 (1),

    que es la expresión del desplazamiento del objeto A en función del tiempo.

    Para el segundo objeto:

    Establece un sistema de referencia con origen de coordenadas a nivel del punto del partida del objeto B, con eje de posiciones (alturas) OY con dirección vertical y sentido positivo hacia arriba, con instante inicial: ti = 0, correspondiente al lanzamiento de los objetos. Consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 9,8 m/s2.

    Luego, tienes los datos

    yBi = 0 (el objeto B es lanzado desde el origen de coordenadas),

    vBi = 30 Km/h = 30*1000/3600 ≅ 8,333 m/s (la velocidad inicial del objeto B tiene sentido hacia arriba),

    aB = -9,8 m/s2 (la aceleración gravitatoria terrestre tiene sentido hacia abajo);

    luego, planteas la ecuación de posición de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado, y queda:

    yB = yBi + vBi*t + (1/2)*aB*t2,

    aquí reemplazas valores, resuelves coeficientes, cancelas términos nulos, y queda:

    yB ≅ 8,333*t - 4,9*t2 (2),

    que es la expresión del desplazamiento del objeto B en función del tiempo.

    Luego, observa que la suma de los desplazamientos de los objetos, en el instante en que se cruzan, es igual a la diferencia de sus alturas iniciales reales con respecto al suelo (35 metros y 5 metros), por lo que puedes plantear la ecuación:

    yA + yB =35 - 5, sustituyes expresiones, resuelves el segundo miembro, y queda:

    16,667*t + 4,9*t2 + 8,333*t - 4,9*t2 = 30, cancelas términos opuestos, reduces términos semejantes, y queda:

    25*t = 30, divides por 25 en ambos miembros, y queda:

    t = 1,2 s, que es el valor del instante en el cuál los objetos se cruzan;

    luego, reemplazas el valor remarcado en las expresiones de los desplazamientos de los objetos señaladas (1) (2), y queda:

    yA = 16,667*1,2 + 4,9*1,22 = 27,056 m, que es el valor del desplazamiento del objeto A,

    yB = 8,333*1,2 - 4,9*1,22 = 2,944 m, que es el valor del desplazamiento del objeto B.

    Espero haberte ayudado.


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    Quiroga
    el 22/5/19

    Hola alguien me puede echar una man con este test? Necesito saber por qué es correcta o incorrecta. 

    Considere una esfera conductora en equilibrio electrostático, aislada y alejada de cualquier sistema. El radio de la esfera en 9 cm, y se carga de modo que su potencial eléctrico 8 con respecto al infinito). es 2 kv. Razone si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa.

    a) La carga neta en la esfera es q = 20 nC

    b) La capacitancia de la esfera es C = 10pF

    c) El campo eléctrico y el potencial eléctrico (con respecto al infinito) en cualquier punto dentro de la esfera es nulo.

    d) La carga se distribuye homogéneamente en la superficie de la esfera.



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    Antonio Silvio Palmitano
    el 22/5/19

    Tienes los datos:

    R = 9 cm = 0,09 m = 9*10-2 m (radio de la esfera),

    V = 2 KV = 2000 V = 2*103 V (potencial, con respecto al infinito),

    k = 9*109 N*m2/C2 (constante de Coulomb).

    a)

    Planteas la expresión del potencial de una esfera aislada cargada, y queda:

    k*Q/R = V, multiplicas por R y divides por k en ambos miembros, y queda:

    Q = V*R/k, reemplazas valores, y queda:

    Q = 2*103*9*10-2/(9*109) = 2*10/109 = 20*10-9= 20 nC,

    por lo que tienes que esta opción es Verdadera.

    b)

    Planteas la expresión de la capacidad de la esfera, y queda:

    C = Q/V, reemplazas valores, y queda:

    C = 20*10-9/(2*103) = 10*10-12 F = 10 pF,

    por lo que tienes que esta opción es Verdadera.

    c)

    Recuerda que las cargas en una esfera conductora se distribuyen en su superficie, por lo que tienes que en su interior no se encuentra carga alguna; luego, si planteas una superficie gaussiana cualquiera que sea interior a la esfera te encuentras que ésta no encierra cargas, por lo que tienes que el campo eléctrico es nulo en todos sus puntos, por lo que esta opción es Verdadera.

    d)

    Como tienes que la esfera es simétrica con respecto a su centro, entonces tienes que la carga se distribuyes uniformemente en toda su superficie (observa que ésto no ocurriría si la superficie en cuestión tuviese picos, o puntas, ya que si las tuviera, la densidad de carga sería mayor en estos puntos angulosos con respecto a los demás puntos de la superficie), por lo que puedes concluir que esta opción es Verdadera.

    Espero haberte ayudado.

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    monica
    el 22/5/19

    En el siguiente ejercicio, no sé cómo se hace los apartados c y d para que de la solución dada. Se lanza una pelota hacia arriba en sentido vertical de modo que cuando se suelta de la mano la pelota está a 50 cm del suelo y lleva una velocidad vo= 25km/h. a)Altura máxima que alcanza; b) calcular el espacio recorrido en t=0,5 seg; c) calcular el espacio recorrido en t= 1seg; d)calcular el espacio recorrido en t=2seg. SOLUCION: a) 2,96m, b) 2,24 m; c) 2,88m (2,46m en la subida y 0,42 en la bajada); d) 5,42m (hasta altura máxima y luego baja hasta el suelo)

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 22/5/19

    Establece un sistema de referencia con origen de coordenadas a nivel del suelo, y con eje de posiciones (alturas) OY vertical con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, tienes los datos:

    yi = 50 cm = 0,5 m (posición inicial),

    vi = 25 Km/h = 25*1000/3600 ≅ 6,944 m/s (velocidad inicial),

    a = -g = -9,8 m/s2 (aceleración);

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

    y(t) = yi + vi*t + (1/2)*a*t2, reemplazas valores, resuelves coeficientes, y queda:

    y(t) = 0,5 + 6,944*t - 4,9*t2 (1);

    luego, planteas la expresión de la función velocidad, y queda:

    v(t) = vi + a*t, reemplazas valores, resuelves coeficientes, y queda:

    v(t) = 6,944 - 9,8*t (2).

    a)

    Planteas la condición de altura máxma (la pelota "no sube ni baja"), y queda la ecuación:

    v(t) = 0, sustituyes la expresión señalada (2), y queda:

    6,944 - 9,8*t = 0, y de aquí despejas:

    t = 0,709 s, que es el valor del instante correspondiente;

    luego, evalúas la expresión señalada (1) para este valor, y queda:

    y(0,709) = 0,5 + 6,944*0,709 - 4,9*0,7092, resuelves, y queda:

    y(0,709) = 2,960 m.

    b)

    Evalúas la expresión señalada para el instante en estudio (t = 0,5 s, y observa que es menor al valor del instante correspondiente a la altura máxima, por lo que tienes que la pelota está en ascenso), y queda:

    y(0,5) = 0,5 + 6,944*0,5 - 4,9*0,52, resuelves, y queda:

    y(0,5) = 2,747 m;

    luego, planteas la expresión de la distancia recorrida como la resta de la posición alcanzada menos la posición inicial, y queda:

    db = y(0,709) - yi, reemplazas valores, y queda:

    db = 2,747 - 0,5, resuelves, y queda:

    db = 2,247 m.

    c)

    Observa que el instante en estudio (t = 1 s) tiene un valor mayor que el instante correspondiente a la altura máxima, por lo que tienes que la pelota ya ha recorrido durante su ascenso:

    dAscC = y(0,709) - yi = 2,960 - 0,5 = 2,460 m.

    Luego, evalúas la expresión señalada (1) para el instante en estudio, y queda:

    y(1) =  0,5 + 6,944*1 - 4,9*12 = 2,544 m,

    y como el valor de esta posición es menor que la altura máxima de la pelota, tienes que el valor de la distancia recorrida durante es descenso es igual al valor absoluto de la resta de esta última posición con la altura máxima, por lo que tienes.

    dDescC = |y(1) - y(0,709)| = |2,544 - 2,960| = |-0,416| = 0,416 m.

    Luego, tienes que la distancia total recorrida hasta el instante en estudio queda expresada:

    dC = dAscC + dDescC = 2,460 + 0,416 = 2,876 m.

    d)

    Planteas la condición de llegada al suelo, y tienes:

    y(t) = 0, sustituyes la expresión señalada (1), y queda:

    0,5 + 6,944*t - 4,9*t2 = 0, ordenas términos, multiplicas en todos los términos por -1, y queda:

    4,9*t2 - 6,944*t - 0,5 = 0,

    que es una ecuación polinómica cuadrática, cuyas soluciones son:

    d1)

    t = ( 6,944-√(58,019) )/9,8 = -0,069 s, que no tiene sentido para este problema,

    d2)

    t = ( 6,944+√(58,019) )/9,8 = 1,486 s, que sí tiene sentido para este problema,

    y como este valor remarcado es menor que el valor del instante en estudio (t = 2 s), entonces tienes

    dAscDy(0,709) - yi = 2,960 - 0,5 = 2,460 m,

    dDescD = |0 - y(0,709)| = |0 - 2,960| = |-2,960| = 2,960;

    luego, planteas que la distancia total es igual a la suma de la distancia recorrida durante el ascenso más la distancia recorrida durante el descenso por la pelota, y queda:

    dD = dAscD + dDescD = 2,460 + 2,960 = 5,420 m.

    Espero haberte ayudado.

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    Ron Rc
    el 22/5/19
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    alguien me podria ayudar con este apartado? porfavor :(( se lo agradeceria mucho

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    Raúl RC
    el 24/5/19

    qué apartado?

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    Rosa
    el 21/5/19

    Buenas necesito ayuda con este apartado , gracias

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 21/5/19

    1)

    Tienes el valor de la masa del cuerpo: M = 880 g = 0,98 Kg.

    Tienes el valor del coeficiente dinámico de rozamiento: μd = 0,21.

    Luego, como tienes que el cuerpo se desliza sobre una superficie horizontal, tienes que las dos fuerzas verticales que están aplicadas sobre él (su Peso y la Acción normal de la superficie) se equilibran entre sí, por lo que tienes que sus módulos son iguales (y sus sentidos son opuestos), por lo que puedes plantear:

    N = P = M*g = 0,98*9,8 = 9,604 N.

    Luego, planeas la expresión del módulo de la fuerza de rozamiento dinámico, y queda:

    frd = μd*N = 0,21*9,604 = 2,01684 N.

    2)

    Tienes el valor de la masa del cuerpo: M = 450 g = 0,45 Kg.

    Tienes el valor del módulo de la fuerza aplicada sobre el cuerpo: F = 6 N.

    Tienes el valor del módulo de la aceleración del cuerpo: a = 8 m/s2.

    Luego, aplicas la Segunda Ley de Newton (observa que consideramos positivo al sentido de la fuerza aplicada), y tienes la ecuación:

    F - frd = M*a, aquí restas F en ambos miembros, y queda:

    -frd = M*a - F, aquí multiplicas por -1 en todos los términos, y queda:

    frd = -M*a + F, aquí reemplazas valores, y queda:

    frd = -0,45*8 + 6 = -3,6 + 6 = 2,4 N,

    que es el valor del módulo de la fuerza de rozamiento dinámico aplicada sobre el cuerpo.

    3)

    Todos nos frotamos las manos cuando sentimos en nuestra piel que está descendiendo rápidamente la temperatura, ya que el rozamiento entre las palmas de nuestras manos libera energía en forma de calor que pasa en parte a nuestra piel, y nos da una buena sensación en las palmas de nuestras manos, a la que percibimos como un aumento de su temperatura.

    4)

    Podría ser el caso del funcionamiento de un molino, en el que el rozamiento de su eje debe ser mínimo, y por ello se lo lubrica para reducirlo en la mayor medida posible.

    Espero haberte ayudado.

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    Bet
    el 20/5/19


    Ayuda porfavor

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 20/5/19

    Tienes la gráfica de la posición como función del tiempo,

    y observa que es creciente en el intervalo Δt1 = (0,70s),

    que es constante en el intervalo Δt2 = (70s,90s),

    y que es decreciente en el intervalo Δt3 = (90s,110s).

    Luego, planteas las expresiones de los desplazamientos para cada intervalo, y queda:

    Δx1 = x(70) - x(0) = 160m - 20m = 140m (observa que el carrito ha avanzado 140 metros),

    Δx2 = x(90) - x(70) = 160m - 160m = 0 (observa que el carrito ha permanecido en reposo),

    Δx3 = x(110) - x(90) = 130m - 160m = -30m (observa que el carrito ha retrocedido 30 metros).

    Luego, planteas las expresión de la distancia recorrida en cada intervalo (recuerda que es igual al valor absoluto del desplazamiento: d = |Δx|), y tienes:

    d1 = |Δx1| = |140m| = 140m (el carrito ha recorrido 140 metros durante su avance),

    d2 = |Δx2| = |0| = 0 (el carrito no ha recorrido distancia alguna durante su descanso),

    d3 = |Δx3| = |-30m| = 30m (el carrito ha recorrido 30 metros durante su retroceso);

    luego, planteas la expresión de la distancia total recorrida, y queda:

    d = d1 + d2 + d3 =140m + 0 + 30m = 170m.

    Espero haberte ayudado.


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    Sergio Madrid Perez
    el 20/5/19

    Hola! 

    Podriais ayudarme con este problema: "Sabiendo que el cometa Halley tiene un periodo de 75 años y que su distancia mínima al Sol es de 0,5716 UA, calcula la distancia máxima entre el Sol y el cometa."

    Llevo un rato dandole vueltas y no se como resolverlo. 

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 20/5/19

    Observa que el periodo orbital terrestre es un año, y que la distancia que separa a la Tierra del Sol es una unidad astronómica (aquí consideramos que esta es la longitud del semieje mayor de la órbita terrestre).

    Luego, aplicas la Tercera Ley de Kepler (observa que el cometa Halley y la Tierra orbitan ambos alrededor del Sol, y tienes la ecuación:

    Tc2/ac3 = TT2/aT3,

    y de aquí despejas:

    ac∛(Tc2/TT2)*aT;

    luego, reemplazas datos (Tc = 75 años, TT = 1 año, aT = 1 UA), y queda:

    ac = ∛(752/12)*1,

    resuelves, y queda:

    ac = ∛(5625) UA ≅ 17,7845 UA.

    Luego, observa que tienes en tu enunciado el valor del perihelio de la órbita del comenta, que es igual a la diferencia entre la longitud del semieje mayor de su órbita y la longitud de su semieje focal, por lo que puedes plantear la ecuación:

    dph = ac - cc

    y de aquí despejas:

    cc = acdph = ∛(5625) - 0,5716 ≅ 17,7485 - 0,5716 ≅ 17,1769 UA,

    que es la longitud del semieje focal de la órbita del cometa.

    Luego, planteas la condición de afelio como la suma de la longitud del semieje mayor orbital y de la longitud de su semidistancia focal, y queda:

    daf = ac + cc ≅ 17,7845 + 17,1769 ≅ 34,9614 UA.

    Espero haberte ayudado.

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    Lucía Ruiz
    el 19/5/19

    Me pueden decir si esta bien la actividad, el a me da 2,12 y el b, 19,5 creo que están mal los dos. Me pueden explicar si esta mal, como sería.

    GRACIAS

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    Francisco Javier
    el 19/5/19

    a)

    La única fuerza que actúa sobre la sonda sería la de gravitación que esta dirigida hacia el centro de Plutón. 

    La magnitud de esta fuerza viene dada por la ecuación: 

    Fg = (G*msonda*mplutón)/r2 

    Donde G = 6.67x10-11 N*m2/kg2 

    Y "r" es la distancia desde la sonda hasta el centro de Plutón. Ósea: 

    r = h + Rplutón 

    Donde "h" es la altura a la que está la sonda con respecto a la superficie de Plutón. 

    Reemplazando "r" en la ecuación de fuerza: 

    Fg = (G*msonda*mplutón)/(h + Rplutón)2 

    De esta ecuación conocemos todos los datos. Entonces solo debemos pasar ciertos datos a unidades pertinentes al SI.

    h = 12500 km (1000 m/1 km) = 12.5x106 m

    Rplutón = 1185 km (1000 m/1 km) = 1.185x106 m

    Y ahora reemplazando en la ecuación de fuerza damos con la respuesta. 

    Fg = (6.67x10-11*478*1.25x1022)/(12.5x106 + 1.185x106)2 

    Fg = 2.1280 N

    b) 

    Si aplicamos la segunda ley de newton a la sonda tenemos que: 

    ∑F = msonda*ac 

    Donde "ac" seria la aceleración centrípeta. Del movimiento circular recordemos que: 

    ac = v2/r

    Reiterando que en la sonda solo actúa la fuerza gravitacional, la segunda ley de newton nos quedaría: 

    Fg = msonda*(v2/r)

    Y de aquí despejamos para "v". 

    v2/r = Fg/msonda 

    v2 = (Fg*r)/msonda 

    v = √[(Fg*r)/msonda]

    v = √{[Fg*(h + Rplutón)]/msonda}

    Reemplazando datos damos con la respuesta. 

    v = √{[2.1280*(12.5x106 + 1.185x106)]/478}

    v = 246.828 m/s

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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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