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Foro de preguntas y respuestas de Física

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    María
    el 20/4/19

    Alguien me puede ayudar por favor?

    Desde lo alto de un plano inclinado 34º, se lanza hacia abajo un cuerpo de masa 4 kg, con una cierta velocidad inicial a lo largo del plano. Si llega a la base 5 s después de ser lanzado, con una velocidad de 216 km/h: a) ¿a qué velocidad se lanzó?; b) ¿cuál es la longitud del plano inclinado?  Sol: a) a = 32’05 m/s2; b) l = 230’13 m

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 20/4/19

    Establece un sistema de referencia con origen de coordenadas en el punto de partida del cuerpo, con eje OX paralelo al plano inclinado con sentido positivo hacia abajo, con eje OY perpendicular al plano inclinado con sentido positivo hacia arriba, y con instante inicial: ti = 0 correspondiente al inicio del deslizamiento del cuerpo.

    Luego, tienes los datos (observa que el cuerpo se desplaza en la dirección del eje OX):

    M = 4 Kg (masa del cuerpo),

    xi = 0 (componente de la posición inicial paralela al plano inclinado),

    vxi = a determinar (componente de la velocidad inicial paralela al plano inclinado),

    tf = 5 s (instante final),

    vxf = 216 Km/h = 216*1000/3600 = 60 m/s (componente de la velocidad final paralela al plano inclinado),

    θ = 34° (ángulo de inclinación del plano inclinado con respecto a un plano horizontal).

    Luego, planteas las ecuaciones de posición y de velocidad de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, y queda el sistema de ecuaciones (observa que omitimos términos nulos):

    x = 60*t + (1/2)*a*t2,

    v = 60 + a*t;

    luego, reemplazas los datos finales, y queda:

    x = vxi*5 + (1/2)*a*52,

    60 = vxi + a*5;

    luego, resuelves coeficientes en ambas ecuaciones, y queda:

    x = 5*vxi + 12,5*a (1),

    60 = vxi + 5*a (2).

    Luego, observa que sobre el cuerpo están aplicadas dos fuerzas, de las cuales indicamos sus módulos, direcciones y sentidos (consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 9,8 m/s2):

    Peso: P = M*g = 4*9,8 = 39,2 N, vertical, hacia abajo;

    Acción Normal del plano inclinado: N, perpendicular al plano inclinado, hacia arriba.

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

    P*sen(34°) = M*a,

    N - P*cos(34°) = 0;

    sustituyes las expresiones de los módulos de las fuerzas, y queda:

    39,2*sen(34°) = 4*a, y de aquí despejas: a = 39,2*sen(34°)/4 = 9,8*sen(34°) ≅ 5,480 m/s,

    N - 39,2*cos(34°) = 0, y de aquí despejas: N = 39,2*cos(34°) ≅ 32,498 N.

    Luego, reemplazas el valor de la aceleración que tienes remarcado en las ecuaciones señaladas (1) (2), y queda:

    x = 5*vxi + 12,5*9,8*sen(34°) (3), 

    60 = vxi + 5*9,8*sen(34°), aquí resuelves el último término, y despejas: vxi = 60 - 49*sen(34°) ≅ 32,600 m/s;

    luego, resuelves el coeficiente en el último término y reemplazas este valor remarcado en la ecuación señalada (3), y queda:

    x = 5*( 60 - 49*sen(34°) ) + 122,5*sen(34°) = 300 - 245*sen(34°) + 122,5*sen(34°) = 300 - 122,5*sen(34°) ≅ 231,499 m.

    Luego, tienes que la rapidez final del cuerpo es aproximadamente 32,600 m/s, y que la longitud total del plano inclinado es aproximadamente: 231,499 m, y observa que las discrepancias entre nuestros resultados y los consignados en el solucionario de tu enunciado se deben a diferencias por aproximaciones.

    Espero haberte ayudado.

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    María
    el 20/4/19

    Alguien me puede ayudar por favor?

    Un péndulo de masa m parte, sin velocidad inicial, de una posición que forma un ángulo de 90º  con la vertical. Determínese la tensión del hilo cuando la masa alcanza su punto más bajo.  Sol: T = 3 mg

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 20/4/19

    Por favor revisa tus entradas anteriores, porque ya te hemos respondido esta consulta.

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    David
    el 19/4/19

    ¿Estará bien?


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 20/4/19

    Sí, has planteado y resuelto correctamente el problema.

    Espero haberte ayudado.

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    Antonio Sanchez
    el 19/4/19

     necesito ayuda con la teoria del 6-A , como se sabe el tipo de imagen formada?

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    Raúl RC
    el 20/4/19

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    David
    el 19/4/19

    me sale 5,8 m/s y 6,2 m/s (el criterio de este apartado es v2´negativa, no lo puse por no repetir) los apartados a y b, cuando aquí pone 5,9 y 6,3. Quiero pensar que no está bien puesta la solución, o algo no he visto al aplicar el problema. 


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 19/4/19

    Debes corregir: observa que en la situación inicial tienes que el patinador y la bola de nieve se desplazan juntos.

    A)

    Establece un sistema de referencia con eje OX con dirección y sentido positivo acordes al desplazamiento de Javier.

    Luego, planteas la expresión del impulso (cantidad de movimiento) inicial, y queda:

    pi = (MJ+Mb)*vJi = (60+1)*6 = 61*6 = 366 N*s. 

    Luego, planteas la expresión del impulso (cantidad de movimiento) final, y queda:

    pf = MJ*vJf + Mb*vbf = 60*vJf + 1*12 = 60*vJf + 12 (en N*s). 

    Luego, como no actúan fuerzas externas en el plano de movimiento, planteas conservación del impulso y queda la ecuación:

    pf = pi, sustituyes expresiones, y queda:

    60*vJf + 12 = 366, de aquí despejas:

    vJf = 354/60, resuelves, y queda:

    vJf = 5,9 m/s.

    B)

    Planteas la expresión del impulso (cantidad de movimiento) inicial, y queda:

    pi = (MJ+Mb)*vJi = (60+1)*6 = 61*6 = 366 N*s. 

    Luego, planteas la expresión del impulso (cantidad de movimiento) final, y queda:

    pf = MJ*vJf + Mb*vbf = 60*vJf + 1*(-12) = 60*vJf - 12 (en N*s). 

    Luego, como no actúan fuerzas externas en el plano de movimiento, planteas conservación del impulso y queda la ecuación:

    pf = pi, sustituyes expresiones, y queda:

    60*vJf - 12 = 366, de aquí despejas:

    vJf = 378/60, resuelves, y queda:

    vJf = 6,3 m/s.

    Espero haberte ayudado.


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    David
    el 19/4/19

    y tanto, porque pensaba que lo que hice estaba bien planteado.

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    Jesus Ortuño Saura
    el 19/4/19

    Un estudiante se encuentra a 3m del centro de una ventana de 1m de ancho y un bus que experimenta M.R.U. se mueve por una pista paralela a la ventana con una distancia de 87m. Si el bus de 10m de longitud fue observado por el estudiante durante 8s, ¿qué valor tiene la rapidez del bus (en Km/h)?
    a. 10
    b. 12
    c. 18
    d. 15
    e. 20

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 19/4/19

    Observa la figura, y observa que tienes dos triángulos superpuestos:

    el triángulo pequeño tiene:

    base:  b = 1 m, y altura: h = 3 m;

    el triángulo grande tiene:

    base: B = d, y altura: H = 90 m.

    Luego, observa que los triángulos son semejantes, ya que sus lados correspondientes son dos colineales y el tercero paralelo, por lo que puedes plantear la ecuación:

    B/b = H/h, y de aquí despejas:

    B = (H/b)*h, sustituyes expresiones, y queda:

    d = (90/3)*1 = 30 m.

    Luego, observa que el observador comienza viendo el paragolpes delantero del bus cuando este se encuentra en el punto A, y termina viendo el paragolpes trasero del bus cuando este se encuentra en el punto B, por lo que puedes plantear la ecuación (llamamos L = 10 m a la longitud del bus, y Δt = 8s al intervalo que transcurre entre las dos situaciones descritas):

    vb*Δt = d + L, divides en ambos miembros por Δt, y queda:

    vb = (d + L)/Δt, reemplazas valores, y queda:

    vb = (30 + 10)/8, resuelves, y queda:

    vb = 5 m/s = 5*3600/1000 = 18 Km/h,

    que es el valor de la rapidez del autobús, por lo que puedes concluir que la opción señalada (C) es la respuesta correcta.

    Espero haberte ayudado.

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    Chaky Funes
    el 19/4/19

    Hola , necesito ayuda con este ejercicio de calorimetria, para tener una idea de como se resuelven.. La respuesta es 100,49g Aprox.


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 19/4/19

    Observa que tienes un sistema que en su situación inicial tiene una masa de vapor, una masa de hielo, una masa de agua, y un recipiente, y observa que en su situación final tienes solamente agua y el recipiente.

    Luego, vamos por partes:

    1)

    Observa que la masa inicial de vapor se condensa ( recuerda que el calor latente de vaporización del agua es:

    Lv = 2257000 J/Kg, y que el calor específico del agua es: Ca = 4184 J/(°C*Kg) ), y luego se enfría hasta llegar a la temperatura final del sistema, por lo que puedes plantear para la  cantidad de energía cedida por esta masa:

    Q1 = -Mv*Lv + Mv*Ca*(tf-tiv) = -Mv*2257000 + Mv*4184*(20-100) = -2257000*Mv - 334720*Mv = -2195720*Mv (en J).

    2)

    Observa que la masa inicial de hielo se fusiona (recuerda que el calor latente de fusión del agua es:

    Lf = 334000 J/Kg), y luego se calienta hasta llegar a la temperatura final del sistema, por lo que puedes plantear para la energía absorbida por esta masa:

    Q2 = Mh*Lf + Mh*Ca*(tf-tih) = 0,2*334000 + 0,2*4184*(20-0) = 66800 + 16736 = 83536 J.

    3)

    Observa que la masa inicial de agua se calienta hasta llegar a la temperatura final del sistema, por lo que puedes plantear para la energía absorbida por esta masa:

    Q3 = Ma*Ca*(tf-tia) = 2*4184*(20-0) = 167360 J.

    4)

    Observa que el recipiente se calienta hasta llegar a la temperatura final del sistema, por lo que puedes plantear para la energía absorbida por esta masa (recuerda que el calor específico del aluminio es: CAl = 896 J/Kg):

    Q4 = Mr*CAl*(tf-tir) = 0,5*896*(20-0) = 8960 J.

    5)

    Luego, como tienes que el sistema está aislado, planteas la condición de equilibrio térmico, y queda:

    Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 0, restas Q2, restas Q3 y restas Q4, en ambos miembros, y queda:

    Q1 = -Q2 - Q3 - Q4, sustituyes expresiones, y queda:

    -2195720*Mv = -83536 - 167360 - 8960, reduces términos semejantes, y queda:

    -2195720*Mv = -259856, divides por -2195720 en ambos miembros, y queda:

    Mv   0,118347 Kg ≅ 118,347 g.

    Espero haberte ayudado.

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    David
    el 18/4/19

    Desde una ventana a 8 metros de altura un niño lanza un avión de papel con una velocidad de 1,2 m/s, formando un ángulo de 10º con respecto a la horizontal. si en la acera de enfrente, a nivel de la calle se encuentra su amigo esperando para recoger el avión. Indica si llegará hasta él sabiendo que la calle posee una anchura de 3 metros. Eso es lo que me sale...


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 19/4/19

    Establece un sistema de referencia con instante inicial: ti = 0 correspondiente al momento en que el avión es lanzado, con origen de coordenadas en el pie de la pared de la pared de la azotea, a nivel del suelo, con eje OX a nivel de la calle con sentido positivo hacia la acera de enfrente, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, tienes los datos iniciales:

    xi = 0 (componente horizontal de la posición inicial del avión),

    yi = 8 m, (componente vertical de la posición inicial del avión),

    vx = 1,2*cos(10°) ≅ 1,182 m/s (componente horizontal de la velocidad del avión, que es constante),

    vyi = 1,2*sen(10°) ≅ 0,208 m/s (componente vertical de la velocidad inicial del avión),

    ax = 0 (componente horizontal de la aceleración del avión),

    ay = -9,8 m/s2 (componente vertical de la aceleración del avión).

    Luego, planteas las ecuaciones de posición de Tiro Oblicuo (o Parabólico), y queda:

    x = xi + vx*t,

    y = yi + vyi*t + (1/2)*a*t2;

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

    x 1,182*t (1),

    y  8 + 0,208*t - 4,9*t2 (2).

    Luego, tienes los datos finales (observa que corresponde a la posición del amigo del lanzador):

    x = 3 m (componente horizontal de la posición del avión),

    y = 0 (componente vertical de la posición del avión);

    luego, reemplazas el segundo valor en la ecuación señalada (2), y queda:

    4,9*t2 - 0,208*t - 8  0, 

    que es una ecuación polinómica cuadrática, cuyas soluciones son:

    1°)

    ≅ ( 0,208-√(153,643) )/9,8 ≅ -1,244 s, que no tiene sentido para este problema;

    2°)

    ( 0,208+√(153,643) )/9,8 ≅ 1,286 s;

    luego, reemplazas este valor remarcado en la ecuación señalada (1), y queda:

    1,182*1,286 ≅ 1,520 m < 3 m,

    por lo que puedes concluir que el avión llega al nivel de la calle (y = 0) antes de alcanzar la posición del amigo del lanzador (x = 3 m).

    Espero haberte ayudado.

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    David
    el 19/4/19

    ya vi el fallo tras ponerlo ayer y me han salido los valores tras la corrección, donde NO llega al otro lado de la calle, pero el amigo SI recoge el avión de papel. Gracias. 


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    milagroscumbrerass
    el 18/4/19

    Alguien me puede resolver la actividad 15 y 16.Gracias. Por favor

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 19/4/19

    15)

    Tienes los datos iniciales:

    ti = 0 (instante inicial),

    ωi = 2500 rev/min = 2500*2π/60 = 125π/3 rad/s (rapidez angular inicial),

    tf = 15 s (instante final),

    ωf = 0 (rapidez angular final).

    a)

    Luego, planteas la expresión de la aceleración angular de Movimiento Circular Uniformemente Acelerado, y queda:

    α = (ωf-ωi)/(tf-ti) = (0-125π/3)/(15-0) = -25π/9 rad/s ≅ -8,727 rad/s2;

    luego, planteas la expresión de la aceleración tangencial para un punto ubicado en el borde del disco (cuyo radio es: R = 6 cm = 0,06 m), y queda:

    aT = R*α = 0,06*(-25π/9) = -π/6 m/s2 ≅ -0,524 m/s2.

    b)

    Planteas la ecuación de posición angular de Movimiento Circular Uniformemente Variado (consideramos que la posición angular inicial es: θi = 0), y queda:

    θ = ωi*t + (1/2)*α*t2, aquí reemplazas valores, y queda:

    θ = (125π/3)*15 + (1/2)*(-π/6)*152 = 625π/3 - 75π/4 = 2275π/12 rad;

    luego, expresas a esta posición final en vueltas, y queda:

    θ = (2275π/12)/(2π) = 2275/24 vueltas ≅ 94,792 vueltas.

    c)

    Planteas la ecuación de velocidad angular de Movimiento Circular Uniformemente Variado, y queda:

    ω = ωiα*t,

    reemplazas el valor de la velocidad angular inicial, de la aceleración angular y del instante en estudio, y queda:

    ω = 125π/3 + (-25π/9)*10 = 125π/3 - 250π/9 = 125π/9 rad/s ≅ 43,633 rad/s.

    Espero haberte ayudado.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 19/4/19

    16)

    Tienes los datos iniciales:

    ti = 0 (instante inicial),

    ωi = 1 rev/s = 1*2π = 2π rad/s (rapidez angular inicial),

    α = 1,5 rev/s2 = 1,5*2π = 3π rad/s2 (aceleración angular).

    a)

    Planteas la ecuación de velocidad angular de Movimiento Circular Uniformemente Variado, y queda:

    ω = ωi + α*t,

    reemplazas el valor de la velocidad angular inicial, de la aceleración angular y del instante en estudio (t = 6 s), y queda:

    ω = 2π + 3π*6 = 2π + 18π = 20π rad/s ≅ 62,832 rad/s.

    b)

    Planteas la ecuación de posición angular de Movimiento Circular Uniformemente Variado (consideramos que la posición angular inicial es: θi = 0), y queda:

    θ = ωi*t + (1/2)*α*t2, aquí reemplazas valores, y queda:

    θ = 2π*6 + (1/2)*3π*62 = 12π + 54π = 66π rad.

    c)

    Tienes el valor del radio de la rueda: R = 40 cm = 0,4 m, planteas la expresión de la velocidad tangencial de un punto ubicado en el borde de la rueda para el instante final, y queda:

    vT = R*ω = 0,4*20π = 8π m/s ≅ 25,133 m/s.

    Espero haberte ayudado.

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    Oswaldo Huerta
    el 17/4/19
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    Necesito Ayuda para resolver este problema si alguien me ayuda estaria agradecido 


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    Raúl RC
    el 20/4/19

    Lamento no poder ayudarte pero no resolvemos dudas universitarias que no tengan que ver especificamente con los videos grabados por el profe, lo lamento de corazon

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