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Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Leon S. Kennedy
    el 8/6/19

    Raul ya me vi el video pero no contemplan perdidas

    Lo que no entiendo realmente es el factor que me dan en las tuberias fL/D^5

    No se como usarlo. Si me podrian dar alguna idea al menos me ayudaria mucho



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    Francisco Javier
    el 9/6/19

    a.

    La expresión que nos brinda las perdidas por fricción en tuberías es: 

    hL = ƒ*(L/D)*(V2/2*g)

    Donde "ƒ" es el factor de fricción de darcy, "L" la longitud de la tubería, "D" el diámetro de la tubería, "V" la velocidad y "g" la gravedad. 

    Esta expresión la podemos expresar en función del caudal "Q" sabiendo que: 

    Q = V*A

    Donde "A" es el área de la tubería. Como son tuberías con sección circular, tenemos que: 

    A = (π*D2)/4

    Reemplazando esto en la ecuación del caudal y despejando para "V":

    Q = V*[(π*D2)/4]

    V = Q/[(π*D2)/4]

    Y reemplazando esta velocidad en la expresión de perdidas por fricción: 

    hL = ƒ*(L/D)*({Q/[(π*D2)/4]}2/2*g)

    hL = ƒ*(L/D)*({Q/[(π*D2)/4]}2/2*g)

    Trabajando matemáticamente esta expresión, nos queda que: 

    hL = [8/(π2*g)]*ƒ*(L/D5)*Q2 

    Y de aquí sale el factor ƒ*(L/D5). 

    Pasando el caudal en el tramo 3 a unidades acordes al sistema internacional (SI).

    Recordamos que: 1 m3/s = 15850 gpm

    Q3 = 804.81 gpm*[(1 m3/s)/(15850 gpm)] = 0.0508 m3/s

    Ahora, planteamos las perdidas en este tramo.

    hL(3) = [8/(π2*g)]*ƒ3*(L3/D35)*Q32 

    Reemplazando los datos encontramos las perdidas en este tramo. 

    hL(3) = [8/(π2*9.81)]*137.2821x103*0.05082 

    hL(3) = 29.2727 m

    b. 

    Asumimos un sentido a los caudales de los tres depósitos.

    Viendo la imagen pareciera que "Q1" debe bajar del deposito 1, "Q2" debe ir bajando del deposito 2 y "Q3" debe ir subiendo al deposito 3. 

    Al final nos daremos cuenta si esta suposición fue correcta. Esperemos que si.

    Aplicamos bernoulli entre los depósitos 3 y 2. Partimos del deposito 3 y llegamos al deposito 2.  Con este recorrido nos queda: 

    (P3/γ3) + (v32/2*g) + z3 = (P2/γ2) + (v22/2*g) + z2 - hL(3) - hL(2)  

    Fíjate que las perdidas tienen signo negativo debido a que van en sentido contrario al recorrido hecho. 

    Como los depósitos están abiertos a la atmósfera, las presiones en los depósitos 3 y 2 son iguales. Por lo tanto se cancelan.  

    Las velocidades en los depósitos 2 y 3 son aproximadamente cero en su superficie. 

    Dicho todo esto, nos queda: 

     z3 = z2 - hL(3) - hL(2)  

    Y de aquí despejamos las perdidas en el tramo 2. 

    hL(2) = z2 - hL(3) - z3 

    Reemplazando datos: 

    hL(2) = 75 - 29.2727 - 40

    hL(2) = 5.7273 m

    Planteando ahora las perdidas en el tramo 2: 

    hL(2) = [8/(π2*g)]*ƒ2*(L2/D25)*Q22 

    Reemplazando y despejando para "Q2":

    5.7273 = [8/(π2*9.81)]*200.2913x103*Q22 

    Q2 = 0.0186 m3/s

    Transformando a gpm: 

    Q2 = 0.0186 m3/s*[(15850 gpm)/(1 m3/s)]

    Q2 = 294.81 gpm

    Y según el sentido de los caudales asumidos, al aplicar una ecuación de nodo tenemos que: 

    Q1 + Q2 = Q3 

    Q1 = Q3 - Q2 

    Q1 = 804.81 - 294.81

    Q1 = 510.37 gpm 

    c. 

    La ecuación de la bomba ya la da el problema. Solo debemos reemplazar el caudal que pasa por este tramo, "Q1", en la ecuación de la bomba.

    Pasamos este caudal a unidades acordes al sistema internacional (SI). 

    Q1 = 510.37 gpm*[(1 m3/s)/(15850 gpm)] = 0.0322 m3/s

    Reemplazando en la ecuación de la bomba damos con su carga. 

    hB = [(64.654)/(0.0322) - 3501.95*0.0322]*0.0322 = 61.023 m

    Y aplicando la ecuación que nos brinda la potencia de la bomba damos por concluido el problema.

    WB = ρagua*Q1*g*hB 

    Recuerda que ρagua = 997 kg/m3 @25ºC

    Entonces:

    WB = 997*0.0322*9.81*61.023

    WB = 19.218 kW

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    Daniel Haro
    el 8/6/19

    Hola buenas tardes, tengo un ejercicio resuelto, el caso es que no entiendo cómo calcula la x o de donde la saca, muchas gracias

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 8/6/19

    Observa que han designado con x a la distancia que separa a las ciudades A y B, que es recorrida dos veces, una en ida y otra en vuelta, por lo que tienes que la distancia total recorrida es:

    xT = 2x (1),

    y observa que no tienes datos suficientes para determinar el valor exacto de la distancia entre las ciudades.

    Luego, observa que a partir de la ecuación de velocidad de Movimiento Rectilíneo Uniforme, han planteado las expresiones de los intervalos de tiempo empleados en cada etapa, en función de la distancia recorrida y de la rapidez correspondiente:

    t1 = x/v1 = x/60 (en horas),

    t2 = x/v2 = x/40 (en horas);

    y observa que el intervalo de tiempo total queda expresado:

    tT = t1 + t2 = x/60 + x/40 = x(1/60 + 1/40) = x(5/120) = x/24 (en horas).

    Luego, planteas la expresión de la rapidez media recorrida en las dos etapas, y queda:

    vM = xT/tT = 2x/(x/24) = 2x*24/x = 2*24 = 48 Km*h-1.

    Espero haberte ayudado.

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    Sergi Alabart Castro
    el 8/6/19

    ¿Alguien me puedevexplicar estos dos?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 8/6/19

    6)

    Tienes la expresión de la fuerza en función del tiempo:

    F(t) = 96 - 800t (en N).

    Tienes el valor de la masa del plato:

    M = 90 g = 0,09 Kg.

    Luego, a partir de la Segunda Ley de Newton, planteas la expresión de la función aceleración, y queda:

    a(t) = F(t)/M, reemplazas expresiones, y queda:

    a(t) = (96 - 800t)/0,09, distribuyes el denominador, resuelves coeficientes, y queda:

    a(t) = 3200/3 - (80000/9)t (en m/s).

    Luego, planteas a la aceleración en función de la velocidad y del tiempo, y queda la ecuación diferencial:

    dv/dt = a(t), sustituyes la expresión de la aceleración, separas variables, y queda:

    dv = ( 3200/3 - (80000/9)t )*dt, integras en ambos miembros, resuelves coeficientes, y queda:

    v(t) = (3200/3)t - (40000/9)t2 + C (1),

    que  es la expresión general de la función velocidad;

    luego, tienes la condición inicial (observa que el plato parte desde el reposo):

    v(0) = 0, sustituyes la expresión señalada (1) evaluada en el primer miembro, y queda:

    (3200/3)0 - (40000/9)02 + C = 0, resuelves términos, cancelas los términos nulos, y queda:

    C = 0;

    luego, reemplazas este valor en la expresión de la velocidad señalada (1), cancelas el término nulo, y queda:

    v(t) = (3200/3)t - (40000/9)t2 (2).

    Luego, como tienes que el instante en estudio corresponde al momento en que la fuerza se anula, entonces puedes plantear la ecuación:

    F(t) = 0, sustituyes la expresión de la fuerza en el primer miembro, y queda:

    96 - 800t = 0, y de aquí despejas:

    t = 96/800 = 0,12 s;

    luego, evalúas la expresión de la función velocidad señalada (2) para este instante, y queda:

    v(0,12) = (3200/3)0,12 - (40000/9)0,122, resuelves términos, y queda:

    v(0,12) = 128 - 64 = 64 m/s.

    Espero haberte ayudado.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 8/6/19

    7)

    Establece un sistema de referencia con eje de posiciones OX con dirección y sentido positivo acordes al desplazamiento inicial del auto.

    Luego, planteas las expresiones de su velocidad inicial y de su velocidad final (presta atención a sus sentidos), y queda:

    vi = 72 Km/h = 72*1000/3600 = 20 m/s,

    vf = -18 Km/h = -18*1000/3600 = -5 m/s.

    Luego, con los valores de las velocidades, y el valor del intervalo de tiempo empleado en pasar de la velocidad inicial a la final (Δt = 0,25 s) que tienes en tu enunciado, planteas la expresión de la aceleración media, y queda:

    a = (vf - vi)/Δt, reemplazas valores, y queda:

    a = (-5 - 20)/0,25, resuelves, y queda:

    a = -100 m/s2, cuyo signo expresa que su sentido es contrario al desplazamiento inicial del auto.

    Luego, con el valor de la masa de la persona (M = 70 Kg) que tienes en tu enunciado, y el valor de la aceleración media, planteas la expresión de la fuerza media aplicada sobre la persona, y queda:

    F = M*a, reemplazas valores, y queda:

    F = 70*(-100), resuelves, y queda:

    F = -7000 Ncuyo signo expresa que su sentido es contrario al desplazamiento inicial del auto.

    Espero haberte ayudado.

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    Sergi Alabart Castro
    el 9/6/19

    ¿Qué  significa la C en el primer ejercicio?

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    Sergi Alabart Castro
    el 9/6/19

    ¿Cómo has pasado de 80000 a 40000 en el primero?


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    Sergi Alabart Castro
    el 8/6/19



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    Antonio Silvio Palmitano
    el 8/6/19

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

    Luego, planteas las expresiones de las velocidades inicial y final (presta atención a sus sentidos), y queda:

    vi = 28 m/s,

    vf = -42 m/s;

    luego, con el valor del intervalo de tiempo empleado para variar la velocidad de la pelota (Δt = a determinar), planteas la expresión de la aceleración media, y queda:

    a = (vf - vi)/Δt reemplazas valores, resuelves el numerador, y queda:

    a = -70/Δt (1) (en m/s2).

    Luego, con el valor de la fuerza media aplicada sobre la pelota (presta atención a su sentido): F = -140 N, y el valor de la masa de la pelota: M = 145 g = 0,145 Kg, aplicas la Segunda Ley de Newton, y tienes que la expresión de la aceleración queda:

    a = F/M, reemplazas valores, y queda:

    a = -140/0,145, resuelves, y queda:

    a = -28000/29 m/s2;

    luego, reemplazas este último valor en la expresión de la aceleración señalada (1), y queda:

    -28000/29 = -70/Δt, y de aquí despejas:

    Δt = 70*29/28000, resuelves y queda:

    Δt = 0,0725 s = 72,5 ms.

    Luego, con el valor de la fuerza media aplicada y del intervalo de tiempo empleado, planteas la expresión del impulso aplicado sobre la pelota, y queda:

    J = F*Δt, reemplazas valores, y queda:

    J = -140*0,0725, resuelves, y queda:

    J = -10,15 N*s, y observa que su signo negativo indica que su sentido es opuesto al desplazamiento inicial de la pelota.

    Luego, planteas las expresiones de las cantidades de movimiento inicial y final, y queda:

    pi = M*vi = 0,145*28 = 4,06 Kg*m/s,

    pf = M*vf = 0,145*(-42) = -6,09 Kg*m/s;

    luego, planteas la expresión de la variación de la cantidad de movimiento de la pelota, y queda:

    Δp = pf - pi, reemplazas valores, y queda:

    Δp = -6,09 - 4,06 = -10,15 Kg*m/s, y observa que su signo negativo indica que su sentido es opuesto al desplazamiento inicial de la pelota.

    Espero haberte ayudado.

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    Cristina
    el 8/6/19

    Cuál será la temperatura final tras mezclar 200 g de hielo a -10°C con 0'5Kg de agua a 40°C

    Cómo se resolvería este problema ultilizando las formulas del calor.gracias

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    Luis Andrés Mariño
    el 8/6/19

    - Calor cedido por el agua líquida = + Calor absorbido por el hielo    (equilibrio)    


    El calor absorbido por el hielo tiene dos fases: en la 1ª fase se derrite el hielo, una vez se haya fundido y convertido en agua líquida, se podrá calcular la temperatura final en la 2ª fase.    

     

    Datos: 


    cagua = 4180 J/kg · K                            chielo = 2090 J/kg · K                       ΔHfusión hielo = 334 000 J/kg 


    Tinicial agua40°C = 313 K                      Tinicial hielo= - 10°C = 263 K                          0°C = 273 K

       


    - magua · cagua · (Tf agua - Ti agua) = mhielo · chielo · (Tf hielo - Ti hielo) + mhielo · ΔHfusión hielo + magua · cagua · (Tf agua - Ti agua


    - 0,5 · 4180 · (Tf agua - 313) = 0,2 · 2090 · (0 - 263) + 0,2 · 334 000 + 0,5 · 4180 · (Tf agua - 273) 


    Haciendo las operaciones, te queda:


    - 4180 · Tf agua = - 1 267 874


    Tf agua = 303,31 K = 30,31°C



    Espero haberte ayudado :)





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  • Usuario eliminado
    el 8/6/19

    Buenas tardes, ¿cómo se haría el siguiente problema?


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    Andres
    el 9/6/19

    Para el a) el campo debe ser igual a V/d, estoy seguro. En b) creo que el campo en la superficie es maximo y disminuye conforme te acerques al centro. Osea que es cero y en c)  creo que debes calcular la carga que tendran las placas con Q = CV y luego reemplazar esta carga con la expresion de potencial en la superficie. Espero te sirva

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    Débora
    el 8/6/19

    buenas noches! les dejo aquí un ejercicio para saber si está bien hecho o no (mas que nada formulas, cifras significativas y demás)

    Desde ya gracias infinitas

    "Calcular el ERROR RELATIVO PORCENTUAL, en la medida del volumen  de un prisma de: 32,52cm x 13cm x 17.2cm "

    Procedimiento:

    [1] calculo el volumen del prisma: 7271.47cm3 ---> Valor Real

    [2] Por mis datos, considero DOS cifras significativas por lo tanto, volumen del prisma es: 7300cm3 ---> Valor Aproximado

    [3]  Error Absoluto= Ι valor real - valor aproximado Ι

           EA = Ι 7271.47cm^3  -  7300cm^3 Ι  ==> 28.53cm^3

    [4] Error Relativo Porcentual= (EA / valor real)*100%

        ERP=(28.53/7271.47)*100= 0.39%

    ((mi duda radica que el profesor, toma al error relativo porcentual como= (100/7300)*100= 1.36% y la verdad estoy confundida.

    GRACIAS NUEVAMENTE

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    Raúl RC
    el 13/6/19

    Aprovecharía para preguntarle a tu profesor el por qué lo calcula de esa manera. Porque por las expresiones que utilizas no veo nada incorrecto, nos cuentas ;)

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    Uriel Dominguez
    el 8/6/19

    Esta bien hecho? 

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    Francisco Javier
    el 8/6/19

    Perfecto, Uriel. 

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    Giank
    el 7/6/19

    ¿Me ayudan con este ejercicio?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 7/6/19

    Observa que el patinador (designamos con M1 a su masa) ejerce sobre su compañera una fuerza cuya dirección es horizontal, con sentido hacia la izquierda según tu figura, cuyo módulo designamos con F,

    y por lo tanto tienes que la patinadora se desplaza hacia la izquierda.

    Luego, aplicas la Tercera Ley de Newton,

    y tienes que la patinadora (designamos con M2 a su masa) ejerce sobre su compañero una fuerza horizontal, con sentido hacia la derecha según tu figura, cuyo módulo es también F,

    y por lo tanto tienes que el patinador se desplaza hacia la derecha..

    Luego, aplicas la Segunda Ley de Newton para la patinadora, y queda:

    F = M2*a2 = 45*2 = 90 N, que es el módulo de las fuerzas horizontales que se ejercen mutuamente los patinadores.

    Luego, aplicas la Segunda Ley de Newton para el patinador, y queda:

    F = M1*a1, y de aquí despejas: a1 = F/M1 = 90/60 = 3/2 = 1,5 m/s2, que es el módulo de la aceleración del patinador.

    Luego, puedes concluir que la cuarta opción de tu solucionario es la respuesta correcta.

    Espero haberte ayudado.

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    Roxanna Leon
    el 7/6/19

    Necesito ayuda con este problema de vectores por favor

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    Raúl RC
    el 7/6/19

    Debes igualar componente a componente:

    (3+m, b-2)+(2, b)= (6, 4)+2(2-3m, b-2)

    Centrándonos en la componente X:

    3+m+2=6+4-6m =>7m=5 =>m=5/7

    Centrándonos en la componente Y:

    b-2+b=4+2b-4 =>b=-2 

    Mejor? ;)

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