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Foro de preguntas y respuestas de Física

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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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    Manuel Alejandro
    el 7/6/19
    flag

    Algun unicoos que me puede salvar, no se ni como empezar este problema

    Un intercambiador de flujo cruzado consta de 40 tubos de pared delgada de 1 cm de diámetro ubicados en un ducto con sección transversal de 1m x 1m. No se tienen aletas sujetas a los tubos. Entra agua fría (cp = 4180 J/kg-K) a los tubos a 18 ºC con una velocidad promedio de 3 m/s (cada tubo), en tato que al canal entra aire caliente (cp = 1010 J/kg-K) a 130 ºC y 105 kPa, a una velocidad remedio de 12 m/s. Si el coeficiente de transferencia de calor total (U) es 130 W/m2-ºC, determine las temperaturas de salida de ambos fluidos y la razón de transferencia de calor.

    Le estaria eternamente agradecido

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    Raúl RC
    el 7/6/19

    Hola Manuel, lamento no poder ayudarte pero no resolvemos dudas universitarias que no tengan que ver específicamente con los vídeos ya grabados por el profe, como excepción. Lo siento de corazón 

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    Francisco Javier
    el 8/6/19

    Empezamos determinamos las capacidades caloríficas "C" tanto del aire como del agua. 

    Recordemos que:

    C = fm*cp 

    Donde "fm" es el flujo másico. Dicho flujo másico lo podemos hallar (tanto para aire y agua) aplicando la siguiente ecuación:

    fm = v*A*ρ

    Donde "v" es la velocidad, "A" es el área transversal y "ρ" la densidad del fluido. 

    Entonces para el aire tenemos que: 

    fmaire = vaire*Aducto*ρaire 

    Del enunciado:

    Aducto = 1*1 = 1 m2 

    Suponiendo condiciones de gas ideal para el aire:

    ρaire = (Paire)/(R*Taire

    Donde R = 0.287 kJ/kg*K

    Reemplazando: 

    ρaire = (105)/[0.287*(130+273)] = 0.9078 kg/m3 

    Fíjate que hay que pasar la temperatura a un valor de escala absoluta antes de operar. 

    Finalmente, el flujo másico de aire seria: 

    fmaire = 12*1*0.9078 = 10.8936 kg/s

    Ahora hacemos lo mismo para el agua. Tenemos que: 

    fmagua = vagua*Atubo*ρagua 

    Del enunciado: 

    Atubo = (π*d2)/4 = {π*[1*(1/100)]2}/4 = 7.8540x10-5 m2 

    ρagua = 998.4 kg/m3 (@18ºC)

    Entonces tenemos que el flujo másico seria: 

    fmagua = 3*7.8540x10-5*998.4 = 0.2352 kg/s

    Sin embargo, este flujo de agua seria el que pasa solo por un tubo.

    Para determinar el flujo de agua total debemos multiplicar por la cantidad de tubos que hay (40 tubos).

    fmagua = 40*0.2352 = 9.408 kg/s

    Teniendo los flujos másicos, podemos ahora calcular las capacidades caloríficas.

    Caire = fmaire*cp(aire) = 10.8936*1010 = 11002.5 W/K

    Cagua = fmagua*cp(agua) =  9.408*4180 = 39325.4 W/K

    Empleando el método de la efectividad (NTU), tenemos que la máxima transferencia de calor en este intercambiador seria de: 

    Qmax. = ε*Cmin.*(Taire-in - Tagua-in)

    Donde para nuestro caso: 

    Cmin. = Caire = 11002.5 W/K

    Y los valores de temperatura de entrada los conocemos tanto para al aire y el agua. 

    Lo único que nos falta saber es el valor de "ε" que vendría siendo un factor adimensional que brinda la efectividad de transferencia. 

    Para nuestro caso, tenemos un intercambiador de calor tipo flujo cruzado, con Cmin mezclaco (el aire) y Cmax. no mezclado (el agua).

    Con estas condiciones, el valor de efectividad se determina con: 

    ε = 1 - exp{- [1/c]*(1 - exp(-c*NTU))}

    Donde "c" es la relación de capacidades y "NTU" es el numero de unidades de transferencia. El "exp" quiere decir exponencial. 

    Estos dos parámetros antes mencionados se determinan con las siguientes ecuaciones: 

    c = Cmin./Cmax. 

    NTU = (U*As)/Cmin. 

    De estas ecuaciones sabemos todo con excepción del área superficial (de contacto) de los tubos. De geometría sabemos que dicha área seria: 

    As = 40*π*d*L = 40*π*1*(1/100)*1 = 1.2566 m2 

    Fíjate que multiplicamos nuevamente esta área por los 40 tubos para obtener el área de contacto total.

    Entonces: 

    U*As = 130*1.2566 = 163.358 W/ºC

    NTU = 163.358/11002.5 = 0.0149

    c = 11002.5/39325.4 = 0.2798

    Reemplazando para la efectividad: 

    ε = 1 - exp{- [1/0.2798]*(1 - exp(-0.2798*0.0149))} = 0.0148

    La máxima transferencia de calor seria entonces: 

    Qmax. = ε*Cmin.*(Taire-in - Tagua-in) = 0.0148*11002.5*(130 - 18) = 18237.7 W

    Qmax. = 18237.7 W

    Y este sera el valor de transferencia de calor entre el agua y el aire.

    Qmax. = Qagua = Qaire 

    Sabiendo que: 

    Qagua = fmagua*cp(agua)*(Tagua-out - Tagua-in)

    Qaire = fmaire*cp(aire)*(Taire-in - Taire-out

    De estas ecuaciones conocemos todo menos las temperaturas de salida para el agua y el aire. 

    Finalmente, reemplazando y desarrollando damos por concluido el problema.

    Qagua = fmagua*cp(agua)*(Tagua-out - Tagua-in)

    18237.7 = 9.408*4180*(Tagua-out - 18)

    Tagua-out = 18.4638 ºC

    Qaire = fmaire*cp(aire)*(Taire-in - Taire-out

    18237.7 = 10.8936*1010*(130 - Taire-out)

    Taire-out = 128.342 ºC

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    Uriel Dominguez
    el 7/6/19

    Qué tal, que libro me recomendarían para estática? 

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    Andres
    el 7/6/19

    Mecánica Vectorial para Ingenieros: Estática

    El mejor que hay por experiencia propia! Lo encuentras facil en digital por Internet

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    Andres
    el 7/6/19

    Alguien seria tan amable de decirme como se puede resolver este problema por favor:

    Calcule el campo eléctrico producido tanto por el cuerpo 1 como por el cuerpo 2 en el origen. 

     

    Nota: Deje solamente expresadas las integrales donde piense que sea necesario. 

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    Raúl RC
    el 7/6/19

    Hola Andrés, lamento no poder ayudarte pero no resolvemos dudas universitarias que no tengan que ver específicamente con los vídeos ya grabados por el profe, como excepción el profe grabó un vídeo sobre el teorema de Gauss que puede que te sirva como orientación para plantear el tuyo, lamento no poder ayudarte más, un saludo ;)



    Teorema de Gauss

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    Francisco Javier
    el 8/6/19

    En el origen tendrás dos contribuciones de campo. Una por la esfera y otra por el cilindro. 

    Empezamos calculando el vector unitario "μ" para ambos cuerpos. 

    Recuerda que este vector va desde el cuerpo cargado al punto de perturbación. 

    Para el cuerpo 1 fíjate que estando en cualquier punto de la esfera solo basta desplazarse una distancia "-R" en el eje "R" para llegar al origen.

    Expresando esto matemáticamente: 

    r1 = - R μR 

    La magnitud de este vector seria: 

    |r1|= (R2)0.5 = R

    Y el vector unitario se obtiene dividiendo el vector  "r" entre su magnitud. 

    μ1 = r1/|r1|= (- R μR )/R = - μR 

    Para el cuerpo 2 fíjate que estando en cualquier punto del cilindro hay que desplazarse una distancia "-r" en el eje "r" y otra distancia "z" en el eje "z" para llegar al origen. 

    Expresando esto matemáticamente: 

    r2 = - r μr + z μz 

    La magnitud de este vector seria: 

    |r2|= [(-r)2 + (z)2]0.5 = (r2 + z2)0.5 

    Y el vector unitario se obtiene dividiendo el vector  "r" entre su magnitud. 

    μ2 = r2/|r2| = (- r μr + z μz )/(r2 + z2)0.5 = - r/(r2 + z2)0.5 μr + z/(r2 + z2)0.5 μz 

    Planteamos la expresión para el campo eléctrico que produce el cuerpo 1: 

    dE1 = [(ke*ρ1*dV)/(|r1|)2] μ1 

    Donde: 

    ρ1 = 3*R

    dV = R2*Sin(θ)*dR*dφ*dθ

    Entonces:

    dE1 = [(ke*3*R*R2*Sin(θ)*dR*dφ*dθ)/(R2)]*(μR )

    dE1 = [(-ke*3*R*Sin(θ)*dR*dφ*dθ)]*( μR )

    Esta expresión no la podemos integrar así como esta debido a que al tratarse de una dirección radial, el campo puede ir muchos sentidos distintos, lo cual hace perder el verdadero sentido del campo eléctrico. 

    Esto lo podemos solucionar pasando el vector unitario radial a vectores en cartesianos. 

    Para esto, debemos recordar las transformaciones entre sistemas de coordenadas. 

    Recordamos que: 

    μR = Sin(θ)*Cos(φ) μx + Sin(θ)*Sin(φ) μy + Cos(θ) μz 

    Dicho esto: 

    dE1 = [(-ke*3*R*Sin(θ)*dR*dφ*dθ)]*[Sin(θ)*Cos(φ) μx + Sin(θ)*Sin(φ) μy + Cos(θ) μz]

    dE1 = [-ke*3*R*Sin2(θ)*Cos(φ)*dR*dφ*dθ] μx + [-ke*3*R*Sin2(θ)*Sin(φ)*dR*dφ*dθ] μy + [-ke*3*R*Sin(θ)*Cos(θ)*dR*dφ*dθ] μz 

    Resolviendo de manera separa las integrales, obtenemos las componentes del campo producido por el cuerpo 1. 

    Recuerda que "R" va de "0" a "a", "φ" va de "0" a "2π" y "θ" va de "0" a "π/2". 

    Ex1 0pi/202pi0a[-ke*3*R*Sin2(θ)*Cos(φ)*dR*dφ*dθ] μx = 0 μx 

    Ey1 = 0pi/202pi0a[-ke*3*R*Sin2(θ)*Sin(φ)*dR*dφ*dθ] μy = 0 μy 

    Ez1 = 0pi/202pi0a[-ke*3*R*Sin(θ)*Cos(θ)*dR*dφ*dθ] μz = (-3*π*ke*a2)/2 μz 

    Ahora hacemos lo mismo para el cuerpo 2. Planteamos la expresión para el campo eléctrico que produce el cuerpo 2: 

    dE2 = [(ke*ρ2*dV)/(|r2|)2] μ2 

    Donde: 

    ρ2 = 2*z

    dV = r*dr*dφ*dz

    Entonces:

    dE2 = [(ke*2*z*r*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)]*[- r/(r2 + z2)0.5 μr + z/(r2 + z2)0.5 μz]

    dE2 = [(-ke*2*z*r2*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μr + [(ke*2*z2*r*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μz 

    Transformando acá también el vector radial a coordenadas cartesianas. Recordemos que: 

    μr = Cos(φ) μx + Sin(φ) μy 

    Dicho esto: 

    dE2 = [(-ke*2*z*r2*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5]*[Cos(φ) μx + Sin(φ) μy] + [(ke*2*z2*r*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μz 

    dE2 = [(-ke*2*z*r2*Cos(φ)*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μx + [(-ke*2*z*r2*Sin(φ)*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μy + [(ke*2*z2*r*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μz 

    Resolviendo de manera separa las integrales, obtenemos las componentes del campo producido por el cuerpo 2. 

    Recuerda que "r" va de "0" a "a", "φ" va de "0" a "2π" y "z" va de "0" a "-b". 

    Ex2 0-b02pi0a[(-ke*2*z*r2*Cos(φ)*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μx = 0 μx 

    Ey2 = 0-b02pi0a[(-ke*2*z*r2*Sin(φ)*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μy = 0 μy 

    Ez2 = 0-b02pi0a[(ke*2*z2*r*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5μz 

    El campo producido por el cuerpo 2 en el eje "z" la dejamos expresada en términos de las integrales ya que su resultado es extenso. 

    Finalmente, el campo eléctrico total en el origen sera: 

    ET = Ez1 + Ez2 

    ET = {(-3*π*ke*a2)/2 + 0-b02pi0a[(ke*2*z2*r*dr*dφ*dz)/(r2 + z2)1.5]} μz

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    Shantal Caipo
    el 7/6/19

    Como podria resolver este ejercicios? 

    Ayuda ,gracias!!!

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    Raúl RC
    el 7/6/19

    Aquí tienes un vídeo del profe sobre la misma temática. Seguro te sirve ;)

    https://www.youtube.com/watch?v=DcdgGN69BCM



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    Shantal Caipo
    el 7/6/19

    Ayudenme por favor! 

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    Raúl RC
    el 7/6/19

    Entiendo que te faltan datos, como la densidad del aluminio que es 2700 kg/m3

    Calculamos el volumen del cubo:

    Volumen = masa / densidad = 1000 / 2700 = 0.37037 m3
    Ahora la longitud de cada arista (lado) del cubo V = a3 a = raíz cúbica de 0.37037 = 0.7181 m 
    El agua cubre la mitad del cubo, por lo tanto el volumen desalojado es la mitad: 0.37037 / 2 = 0.185185 m3
    La fuerza de empuje la calculamos con el principio de Arquímedes E = Densidad del líquido · gravedad · volumen desalojado = 1000 · 9.81 · 0.185185= 1816.66 N
    El peso aparente, (la fuerza normal ejercida por el cubo en el fondo) es igual a su peso (masa · gravedad) - Empuje = 1000 X 9.81 - 1816.66 = 7993.33 N 

    Para que la fuerza ejercida por el cubo en el fondo (su peso aparente) sea cero el mercurio debe de ejercer una fuerza de empuje de igual valor (7993.33) pero de sentido contrario. Despejamos el volumen de líquido que deberá de desalojar el cubo de aluminio: Volumen desalojado = Empuje / ( densidad del líquido · gravedad) = 7999.33 / (13600 · 9.81) = 0.05991m3
    La base del cubo es un cuadrado de 0.7181 m de lado, calculemos la altura del prisma con esa base que ocupa un volumen de 0.05991 m3
    V = Área de la base · altura, de donde altura = Volumen / área de la base = 0.05991 / 0.7181^2 = 0.1161 m, esa es la altura del cubo de aluminio que debe ser cubierta por el mercurio, es decir es el grosor de la capa de mercurio 

    Si el apartado b) fuera independiente del a) , entonces la fuerza de empuje producida por el mercurio tendría que ser igual al peso del cubo Peso = masa · gravedad = 1000 · 9.81 = 9810 N y el volumen desalojado sería 9810 / (13600 · 9.81) = 0.07352 m3 y la altura = 0.07352 /0.71812 = 0.1425 m

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    Shantal Caipo
    el 7/6/19

    Ayuda por favor!!

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    Raúl RC
    el 7/6/19

    Hola Shantal, antes de adjuntar un boletín con bastantes ejercicios sería interesante que antes "pasaras por clase" y vieras los vídeos relacionados con la temática que necesitas, recuerda que el esfuerzo ha de ser tuyo ;)

    https://www.youtube.com/watch?v=QV0Iw0fdIWY



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