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Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Charan Herraiz Escale
    el 2/6/19

    Alguien sabría hacer el ejercicio 3 de electricidad 

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    Francisco Javier
    el 3/6/19

    Vamos a obtener la ecuación de potencial general para un punto sobre el eje "z" de un anillo. 

    Para una distribución de carga lineal tenemos que: 

    dV = (ke*dq)/r

    Debemos hallar "dq" y "r", reemplazar en esta ecuación e integrar en base al respectivo diferencial. 

    Vamos primero con "dq". 

    Como se trata de una distribución lineal, el diferencial de carga se expresa como: 

    dq = λ*dl

    Donde "λ" es la densidad longitudinal de carga. El diferencial de linea correspondiente para este caso en particular es: 

    dl = r*dφ

    Reemplazando en el diferencial de carga: 

    dq = λ*r*dφ

    Como r = a:

    dq = λ*a*dφ

    Ahora encontremos "r".

    Si nos colocamos en cualquier punto del anillo, para llegar a cualquier punto del eje "z" fíjate que debemos desplazarnos una distancia en el eje "r" de "- a" y luego una distancia en el eje "z" de "z". Cabe recordar que estamos trabajando en un sistema de coordenadas cílindrico. 

    Esto antes dicho lo podemos expresar matemáticamente como: 

    R = - a μr + z μz 

    La magnitud de este vector será el valor de "r" que estamos buscando. 

    r = |R| = [(- a)2 + (z)2]0.5 = (a2 + z2)0.5 

    Ahora reemplazando "dq" y "r" en la expresión del potencial: 

    dV = (ke*λ*a*dφ)/(a2 + z2)0.5

    Integrando respecto al diferencial "dφ", tenemos que esta integral va de "0" a "2*π". 

    Sacando todo lo constante de la integral tenemos que: 

    V = [(ke*λ*a)/(a2 + z2)0.5]*02*pi (dφ) 

    V = [(ke*λ*a)/(a2 + z2)0.5]*2*π

    V = (2*π*ke*λ*a)/(a2 + z2)0.5

    Podríamos reducir más esta expresión reemplazando la densidad longitudinal de carga por su expresión matemática. 

    λ = Q/l

    Donde "l" es el perímetro del anillo. Para este anillo, el perímetro seria: 

    l = 2*π*a

    Entonces: 

    λ = Q/(2*π*a)

    Reemplazando esto en la expresión de potencial: 

    V = (ke*Q)/(a2 + z2)0.5 

    Esta es la expresión general para el potencial eléctrico en cualquier punto del eje "z".

    Entonces, en el centro se tiene que z = 0. Reemplazando esto en la expresión hallada: 

    V(z = 0) = (ke*Q)/(a2 + 02)0.5 

    V(z = 0) = (ke*Q)/(a2)0.5 

    V(z = 0) = (ke*Q)/a 

    Para una distancia de z = 3*a, reemplazamos de igual manera en la expresión hallada: 

    V(z = 3*a) = (ke*Q)/[a2 + (3*a)2]0.5 

    V(z = 3*a) = (ke*Q)/[a2 + 9*a2]0.5

    V(z = 3*a) = (ke*Q)/√(10)*

    Finalmente, la diferencia de potencial entre el punto "z = 0" y el punto "z = 3*a" se encuentra restando las respectivas expresiones. 

    V(z = 0) - V(z = 3*a) = (ke*Q)/a - (ke*Q)/√(10)*a

    ΔV = (ke*Q)/a - (ke*Q)/√(10)*a

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    Nybhrum
    el 2/6/19

    Tengo una pregunta sobre campo magnetico/induccion. Que diferencias hay entre la ley de biot y savart y la de amphere para una corriente de longitud L? Quiero decir, si en un ejercicio tengo que justificar como lo he hecho y he usado la expresion: B=(Mo*I)/2 *pi* d

    Podria decir que bien he usado la ley de biot savart O decir que como solamente hay una corriente y, nuestra longitud sera la de un circulo, por la ley de amphere llegamos exactamente a la misma expresion.

    Estoy mezclando algo? Veo que si partimos desde la integral de biot-savart para otros casos que no sean un cable con corriente, llegamos a resultados diferentes, pero si se trata de este caso en concreto no logro encontrar como son diferentes ambas teorias y por ende, podemos justificarlo de las dos maneras que seguiria siendo correcto?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/6/19

    Tienes que tener en cuenta cuál es la razón entre la longitud del cable conductor recto (L), y la distancia entre él y el punto en estudio (d):

    a)

    si d << L (d es mucho menor que L), puedes considerar que el conductor tiene longitud infinita, por lo que es el eje de simetría de una curva de Ampère que es una circunferencia que pasa por el punto P, cuyo centro se encuentra sobre el cable justo en su punto medio y muy alejado de los extremos del cable, y luego aplicas la Ley de Ampère y obtendrás la expresión del módulo del campo magnético en el punto P que  consignas en tu publicación, además, podrías aplicar también la Ley de Biot-Savart y obtendrías el mismo resultado;

    b) 

    si d no es mucho menor que L, aquí no tienes la simetría necesaria para aplicar la Ley de Ampère en forma sencilla, por lo que debes plantear el problema por medio de la Ley de Biot-Savart.

    Espero haberte ayudado.

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    Nybhrum
    el 2/6/19

    Muchas gracias Antonio, tengo una duda mas x).

    https://www.youtube.com/watch?v=GHL1gjBPQPo&list=PLOa7j0qx0jgOx8W05cMTREsNPdVSA--HM&index=6 En este video unicoos resuelve el apartado a haciendo biot-savart dos veces, al ser equidistantes, podria aplicar la ley de ampere? Sumo las intensidades y la distancia del punto seria la misma a los otros cables.

    El resultado, me da lo mismo pero no se si es una buena forma de hacerlo o si me lo pondrian bien en el examen.

    Saludos!

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    Pedro
    el 2/6/19

    Muy buenas, mi pregunta no es una duda en concreto, si no consejo de como enfocar un examen que tengo dentro de un mes.

    Me presento para ascenso a sargento (soy soldado) y tengo bach de ciencias. Sé hacer absolutamente todo lo de física, a veces se me pasan las fórmulas y tal, ya que llevo casi una década desde que terminé bachillerato, pero ya, renovando todo, sin pegas... El caso es que tengo dos exámenes, uno de mates y otro de física (nivel selectividad), ambos con  100 preguntas tipo test, y sobretodo en física me atraganto un poco con el tiempo. Ya que son 180 minutos en total para cada examen... Y os aseguro que no sobra nada de tiempo. El caso es que pido consejos de como agilizar algunos problemas o de como enfocaríais vosotros un examen tipo test de estas materias.

    Una de las cosas que hago es aproximar todo mucho, gravedad 10 y chapuzas del estilo, en el caso de que vea que las posibles soluciones son muy dispares...

    ¿Algún consejo más? Muchas gracias.

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    Nybhrum
    el 2/6/19

    Mecaniza los ejercicios, tras practicar mucho llega un momento en el que te das cuenta de que en cada tema hay ciertas variaciones y todos los ejercicios en torno a el son iguales, claro... esto lleva bastante tiempo y dedicacion xD.

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    Pedro
    el 2/6/19

    Estoy de acuerdo contigo Nybhrum, es una de las cosas que estoy intentando hacer, pero "solamente" tengo las tardes y muchas de ellas entre tareas del hogar, o que llego reventado de mi curre (recuerdo que es un trabajo físico) no hago todo lo que me gustaría. En mates me resulta muy fácil mecanizar, en física me está costando más.

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    Nybhrum
    el 2/6/19

    Si ese es el caso, creo que lo ideal seria que mirases los temas y que los ejercicios que tardes mas de x tiempo, los plantees aqui para que alguien te horiente con formas de verlos. Luego no te estreses si ves que no haces muchos ejercicios, yo hay dias que he estado 4 horas para hacer menos de 10 ejercicios pero que si para el dia siguiente lo tienes aprendido, merece totalmente la pena. Es mejor entender los conceptos desde el principio que ir tirando poco a poco con detalles que se acumulan al final.

    Un mes es bastante tiempo, si te esfuerzas desde hoy lo puedes sacar con notaza

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    Pedro
    el 2/6/19

    No, no, está claro, el ponerme nervioso es malo.


    Hay días que me puedo hacer fácilmente 100 ejercicios de un mismo tema, luego hay días que intento LOS MISMOS ejercicios y no me salen ni 20 por que vengo agobiado del trabajo, noto que se me echa el tiempo encima o mil historias. Así que bueno, poco a poco, paciencia y no hay más.

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    Adela
    el 2/6/19

    Hola, tengo un problema que no logro entender. Podríais explicarmelo.

    Una carrera ciclista consta de dos etapas en línea y una contrarreloj. La primera etapa en línea es de 220km y se rueda a una velocidad media de 40km, la segunda etapa tarda en recorrerse 3h y 25min a una velocidad media de 36km. La tercera es de 20km y se recorre de media a 30km. Determina la distancia total que recorren los ciclistas, el tiempo total empleado y la velocidad media de todo el recorrido.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/6/19

    Tienes los datos de la primera etapa:

    d1 = 220 Km (distancia que recorren los ciclistas),

    v1 = 40 Km/h (rapidez media de los ciclistas),

    t1 = a determinar (tiempo empleado por los ciclistas en esta etapa);

    luego, planteas la expresión del intervalo de tiempo en función de la distancia y de la rapidez media, y queda:

    t1 = d1/v1 = 220/40 = 11/2 h.

    Tienes los datos de la segunda etapa:

    d2 = a determinar (distancia que recorren los ciclistas),

    v2 = 36 Km/h (rapidez media de los ciclistas),

    t2 = 3 h 25 min = 3 + 25/60 = 3 + 5/12 = 41/12 h (tiempo empleado por los ciclistas en esta etapa);

    luego, planteas la expresión de la distancia en función del tiempo y de la rapidez media, y queda:

    d2 = v2*t2 = 36*(41/12) = 3*41 = 123 Km.

    Tienes los datos de la tercera etapa:

    d3 = 20 Km (distancia que recorren los ciclistas),

    v3 = 30 Km/h (rapidez media de los ciclistas),

    t3 = a determinar (tiempo empleado por los ciclistas en esta etapa);

    luego, planteas la expresión del intervalo de tiempo en función de la distancia y de la rapidez media, y queda:

    t3 = d3/v3 = 20/30 = 2/3 h.

    a)

    Planteas la expresión de la distancia total recorrida por los ciclistas, y queda:

    d = d1 + d2 + d3 = 220 + 123 + 20 = 363 Km.

    b)

    Planteas la expresión del tiempo total empleado por los ciclistas, y queda:

    t = t1 + t2 + t3 = 11/2 + 41/12 + 2/3 = (66 + 41 + 8)/12 = 115/12 h = 9 + 7/12 = 9 + 35/60 = 9 h 35 min.

    c)

    Planteas la expresión de la rapidez media de los ciclistas para toda la carrera, y queda:

    v = d/t = 363/(115/12) = 363*12/115 = 4356/115 Km/h ≅ 37,878 Km/h.

    Espero haberte ayudado.

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    Claudia Rivero
    el 2/6/19

    Se trata de este problema:

    Gracias!

    Pd: no he encontrado el video que trata este tema, si me pueden poner el link si esta o algo lo agradecería mucho🤗

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/6/19

    Tienes la expresión vectorial de la velocidad del móvil en función del tiempo:

    v(t) = < 8t2 , -6t2 > (1) (en m/s),

    cuyo módulo queda expresado:

    │v(t)│ = √( (8t2)2 + (-6t2)2 ) = √( 64t4 + 36t4 ) = √( 100t4 ) = 10t2 (2) (en m/s);

    de donde tienes que el vector unitario correspondiente a la dirección de la velocidad, que es el vector tangente a la trayectoria del móvil, queda expresado:

    T(t) = v(t) / │v(t)│, aquí sustituyes las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    T(t) = < 8t2 , -6t2 > / 10t2 = < 0,8 , -0,6 > (3) (observa que en este caso la expresión es abstracta, o sea, sin unidades de medida).

    Luego, derivas con respecto al tiempo en la ecuación señalada (1), y la expresión de la aceleración del móvil queda:

    a(t) = < 16t , -12t > (4) (en m/s2).

    Luego, planteas la expresión de la componente tangencial de la aceleración, y queda:

    aT(t) = a(t) • T(t), sustituyes las expresiones señaladas (4) (3), y queda:

    aT(t) = < 16t , -12t > < 0,8 , -0,6 >, desarrollas el producto escalar en el segundo miembro, y queda:

    aT(t) = 16t*0,8 - 12t*(-0,6), resuelves términos, y queda:

     aT(t) = 12,8t + 7,2t, resuelves, y queda:

    aT(t) = 20t (5) (en m/s2).

    Luego, evalúas las expresiones señaladas (4) (5) para el instante en estudio (t = 2 s), y queda:

    a(2) = < 32 , -24 >, cuyo módulo queda expresado:

    │a(2)│ = √( 322 + (-24)2 ) = √( 1024 + 576 ) = √( 1600 ) = 40 m/s2 (5), que es el valor del módulo de la aceleración del móvil;

    aT(2) = 20(2) = 40 m/s2, que es la componente tangencial de la aceleración en el instante en estudio, cuyo módulo es: aT(2)│ = 40 m/s2 (6).

    Luego, planteas la expresión del módulo de la aceleración del móvil en función de los módulos de sus componentes (observa que la componente tangencial y la componente normal son perpendiculares, por lo que planteamos una ecuación pitagórica), y queda:

    aN(2)2 + aT(2)2 = a(2)2, reemplazas el valor señalado (5) y el valor remarcado y señalado (6), y queda:

    aN(2)2 + 402 = 402, y de aquí despejas: aN(2) = 0.

    Espero haberte ayudado.

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    alex
    el 2/6/19

    Hola unicoos tengo una duda y no soy capaz de resolverla espero que alguien pueda.

    en la parte de la "E" deformada la "E" que saignifica?????

    Resultat d'imatges de formulas de fisica segunda ley de newton

    Gracias

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    Claudia Rivero
    el 2/6/19

    No es una E deformada, se trata de el simbolo de sumatorio, representado con la letra griega sigma mayuscula, y se refiere a sumar todas las fuerzas que actuan sobre un cuerpo en el eje que estes estudiando, que seguramente sea el x

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    Yasmin Y3
    el 2/6/19

    Qué pasa si en el examen me confundo y saco el tiempo con la segunda formula?? Alguien me explica cuándo debo usar una u otra para saber el tiempo?? Muchas gracias!!!!!

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    Francisco Javier
    el 2/6/19

    No es cuestión de cuál debes usar, es cuestión de en cuál de las dos tengas la mayor cantidad de información o datos. Siempre debes usar la formula en donde solo tengas una incógnita. Si tienes dos incógnitas en una ecuación no puedes obtener nada. Por lo general en estos problemas siempre habrá solo un camino inicial; usar solo una formula y en base a lo calculado allí poder usar las demás. En este caso fíjate que inicialmente no puedes usar la segunda fórmula que pones, ya que no conoces ni "y" ni "t". Y es obvio que debes fijarte en otra fórmula que no sea esta; otro camino inicial.

    Al fijarte en la primera fórmula vez que conoces todo menos "t". Así que este sería el camino correcto.


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    Carlos Perez
    el 1/6/19

    Muchas gracias Nybhrum, pero sigo sin comprenderlo. Según el ejemplo que se suele poner, una bola colocada en una cama elástica crea una depresión en la misma ("curva" el espacio próximo), de tal forma que un objeto que rueda por la cama y llega a la depresión, sigue la línea curvada por la bola y se acerca a ésta; ahora bien, si colocamos ese objeto, inmóvil, en el borde de la depresión, para que "caiga" en la misma necesitamos una fuerza que lo atraiga (o lo empuje). Es decir, que la curvatura del espacio que propugna la teoría de la relatividad no permitiría prescindir de las fuerzas clásicas de Newton, a mi simple entender.


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    Nybhrum
    el 2/6/19

    No hay una "fuerza de atraccion", es simplemente el cuerpo afectado por la modificacion del espacio que necesita desplazarse. Imaginate que sigues una trayectoria recta y derrepente entras en un agujero, no puedes simplemente ignorarlo y seguir en la misma coordenada "altura", tienes que desplazarte en la altura para seguir tocando la coordenada "suelo" y seguir con la trayectoria original.

    Puedes "intentar" evadir el cambiar la altura, modificando la trayectoria o el espacio mismo, pero en el momento en el que hagas eso, dejarias de seguir un "moviento natural", es decir, es alto que has hecho por tu voluntad, no se si me explico xD.

    Lo que quiero decir es, todo cuerpo esta vinculado a una posicion en los ejes de coordenadas, si un cuerpo modifica el espacio, no puedes simplemente ignorar las modificaciones y "levitar", tu trayectoria se adapta al nuevo terreno por naturaleza.



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    Carlos Perez
    el 1/6/19

    Según la relatividad la fuerza gravitatoria está causada por una masa que curva el espacio alrededor, desviando las trayectorias de los objetos móviles que pasan cerca; pero por qué, si ponemos un objeto inmóvil cerca de una masa, dicho objeto debería empezar a moverse, según esa teoría. ¿Alguien podría aclarármelo por favor?



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    Nybhrum
    el 1/6/19

    En Teoria, todas las masas modifican el espacio, lo "curvan" y por ello, los cuerpos cercanos pueden tender a acercarse a este cuerpo que genera la deformacion.

    Ahora, si la masa que tienes es minuscula, este "efecto" se puede despreciar. El modificar el espacio al rededor solamente es apreciable por cuerpos celestes con gran masa.

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    mery
    el 1/6/19

    Hola buenas tardes, de el siguiente ejercicio no me sale la velocidad de escape ya que en el solucionario me pone que la velocidad de escape es de 6,14x104 

    La distancia media del planeta Júpiter al Sol es 5.203 veces la distancia media de la Tierra al Sol. La masa de Júpiter es 317,8 veces la masa de la Tierra, y Tiene un radio que es 10,52 veces el radio terrestre. Supongamos que las órbitas de los planetas que giran alrededor del Sol son circulares. Calcule:

    a) La duración del «año» de Júpiter, es decir, el tiempo que tarda Júpiter a hacer unavolta torno al Sol.

    b) La velocidad de escape a la superficie de Júpiter.

    DATOS: Rterra = 6 367 km; g = 9,80 m / s




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    Francisco Javier
    el 2/6/19

    Supongo que ya sabes calcular el inciso a). Así que te ayudo solo con el inciso b). 

    Planteamos la energía mecánica de dos objetos cuando están separados una distancia: 

    E = 0.5*m*v2 - (G*M*m)/r

    Donde "m" es la masa de un objeto cualquiera y "M" la masa del planeta (Júpiter en este caso). 

    Llamando "A" al punto en la superficie de Júpiter y "B" al punto de altura máxima tenemos que: 

    EA = 0.5*m*vA2 - (G*MJúpiter*m)/rA 

    EB = 0.5*m*vB2 - (G*MJúpiter*m)/rB 

    En el punto "A":

    vA = vescape 

    rA = RJúpiter 

    En el punto "B": 

    vB = 0

    rB = RJúpier + h = rmáximo

    Reemplazando en las expresiones de energía mecánica: 

    EA = 0.5*m*vespape2 - (G*MJúpiter*m)/RJúpiter 

    EB = - (G*MJúpiter*m)/rmáximo 

    Como la energía se conserva, podemos decir que: 

    EA = EB 

    0.5*m*vespape2 - (G*MJúpiter*m)/RJúpiter = - (G*MJúpiter*m)/rmáximo

    Despejando para "vescape": 

    vescape2 = (2*G*MJúpiter)/RJúpiter - (2*G*MJúpiter)/rmáximo 

    vescape2 = 2*G*MJúpiter*(1/RJúpiter - 1/rmáximo)

    Como queremos que la masa "m" llegue alcanzar la mayor distancia posible para escapar, tenemos la condición que:

    rmáximo → 

    Significa que: 

    1/rmáximo = 1/∞ = 0

    Entonces: 

    vescape2 = 2*G*MJúpiter*(1/RJúpiter)

    vescape = [2*G*MJúpiter*(1/RJúpiter)]0.5 

    Del enunciado: 

    MJúpiter = 317.8*MTierra 

    De tablas: MTierra = 5.98x1024 kg

    Entonces: 

    MJúpiter = 317.8*5.98x1024 = 1.9004x1027 kg

    También se menciona en el enunciado que: 

    RJúpiter = 10.52*RTierra 

    Como dato del problema: RTierra = 6367 km*(1000 m/1 km) = 6.367x106 m

    Entonces: 

    RJúpiter = 10.52*6.367x106 = 6.6981x107 m 

    Finalmente, reemplazando todos estos datos en la expresión de la velocidad de escape damos con la respuesta. 

    Recuerda que G = 6.67x10-11 N*m2/kg2 

    vescape = [2*G*MJúpiter*(1/RJúpiter)]0.5 

    vescape = [2*6.67x10-11*1.9004x1027*(1/6.6981x107)]0.5 

    vescape = 6.1521x104 m/s

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