Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Rosa
    el 3/2/19

    Un automóvil de 1500kg leva una velocidad de 120km/h por una carretera horizontal.En un determinado momento ve un obstáculo y frena hasta pararse.Calcula el trabajo realizado.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 4/2/19

    Tienes los datos:

    M = 1500 Kg (masa del coche),

    vi = 120 Km/h = 120*1000/3600 = 100/3 m/s (velocidad inicial del coche),

    vf = 0 (velocidad final del coche).

    Luego, planteas la expresión de la variación de energía cinética del coche (observa que como su desplazamiento es horizontal, entonces su energía potencial gravitatoria permanece constate), y queda:

    ΔEC = ECf - ECi, sustituyes expresiones, y queda:

    ΔEC = (1/2)*M*vf2 - (1/2)*M*vi2, extraes factores comunes, y queda:

    ΔEC = (1/2)*M*(vf2 - vi2), reemplazas valores, y queda:

    ΔEC = (1/2)*1500*(02 - (100/3)2 ), resuelves el agrupamiento, y queda:

    ΔEC = (1/2)*1500*(-10000/9), resuelves, y queda:

    ΔEC = -2500000/3 J ≅ -833333,333 J.

    Luego, planteas la ecuación trabajo-energía, y queda:

    W = ΔEC, reemplazas el valor remarcado, y queda:

    W = -2500000/3 J ≅ -833333,333 J,

    que es el valor del trabajo total realizado sobre el coche por el sistema de frenos y el rozamiento del camino sobre las ruedas, para poder detenerlo.

    Espero haberte ayudado.

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    WillProyects
    el 3/2/19

    Para calcular la diferencia de potencial de un campo electrico (V1-V2), que potencial se pone primero y cual el segundo????

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 4/2/19

    El potencial del punto inicial es V1 y el potencial del punto final es V2.

    Observa que si tienes: V1 > V2, entonces la diferencia de potencial es positiva,

    y si tienes: V1 < V2, ocurre el caso contrario.

    Recuerda además que el sentido de un campo electrostático es desde un punto de mayor potencial hacia un punto de menor potencial, y lo mismo ocurre para las intensidades de corriente eléctrica en los circuitos.

    Espero haberte ayudado.

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    Javier CS
    el 3/2/19

    Buenas, he hecho este ejercicio siguiendo este procedimiento pero tengo dudas en especial del apartado c). Gracias y disculpas los acentos pues estoy desde un ordenador con teclado qwerty ingles.

    a) Frecuencia=kx (Donde k es la constante recuperadora)

    b) Frecuencia =  √ (k/masa)

    c)  x= Asin(velocidad angular*tiempo) (De este apartado no estoy muy seguro)


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 4/2/19

    Considera un sistema de referencia con eje de posiciones OY vertical, con sentido positivo hacia abajo, y con origen de coordenadas en la posición que corresponde al cuerpo cuando está colgado y en reposo.

    a)

    Con el cuerpo en reposo, tienes que actúan dos fuerzas verticales, cuyos módulos y sentidos indicamos (observa que empleamos unidades internacionales, y que consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2):

    Peso: P = M*g = 2*10 = 20 N, hacia abajo,

    Fuerza recuperadora: Fr = k*Δs = k*0,04 (en Newtons), hacia arriba;

    luego, aplicas la Primera Ley de Newton, y tienes la ecuación:

    -Fr + P = 0, multiplicas por -1 en todos los términos, y queda:

    Fr - P = 0, sumas P en ambos miembros, y queda:

    Fr = P, sustituyes las expresiones de los módulos de las fuerzas, y queda:

    k*0,04 = 20, divides en ambos miembros por 0,04, y queda:

    k = 500 N/m.

    b)

    Planteas la expresión de la frecuencia tal como la has consignado, y queda:

    f = √(k/M), reemplazas valores, y queda:

    f = √(500/2), resuelves, y queda:

    f = 5√(10) Hz ≅ 15,811 Hz;

    luego, planteas la expresión de la pulsación (frecuencia angular), y queda:

    ω = 2π*f, reemplazas el valor de la frecuencia, y queda:

    ω = 2π*5√(10), resuelves, y queda:

    ω = 10√(10)π rad/s ≅ 99,346 rad/s.

    c)

    Tienes el valor de la amplitud de oscilación: A = 5 cm = 0,05 m, y si consideras el instante inicial: ti = 0 al que corresponde al momento en el que el bloque es liberado, puedes plantear la expresión de la función posición en la forma (observa que empleamos el coseno, debido a que en el instante inicial el bloque se encontraba en un punto de máximo alejamiento con respecto a su posición de equilibrio):

    y(t) = A*cos(ω*t), reemplazas valores, y queda:

    y(t) = 0,05*cos(10√(10)π*t).

    Espero haberte ayudado.

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    WillProyects
    el 3/2/19

    Por que se pone positiva la carga de un electron al operar en las formulas?? O de que depende su signo a la hora de operar??

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 3/2/19

    Observa que cuando estás calculando el módulo de la fuerza eléctrica aplicada sobre el electrón, en este caso si colocas el valor absoluto de su carga, y debes tener precisado de antemano cuál es la dirección de la fuerza.

    Por ejemplo,

    si tienes un campo electrostático con dirección y sentido positivo acordes al eje OX, cuyo módulo es: │E│ = 20 N/C,

    y tienes un electrón ubicado en el origen de coordenadas,

    entonces tienes que la fuerza electrostática aplicada sobre el electrón tiene la dirección del eje OX con sentido negativo,

    y su módulo queda expresado:

    │F│ = │q│*│E│ = 1,6*10-19*20 = 32*10-19 = 3,2*10-18 C.

    Muchas veces es más sencillo establecer las direcciones y los sentidos de las fuerzas, para luego calcular sus módulos, tal como hemos hecho en este ejemplo sencillo.

    Espero haberte ayudado.

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    WillProyects
    el 3/2/19

    Pero entonces, como tu has dicho, el modulo de la F seria 3,2*10-18 C, pero el vector que seria entonces?? " -3,2*10-18 *i*C " ???

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    Teresa Zubizarreta
    el 3/2/19

    ¿cómo puedo saber cuando hay que utilizar µe o µd?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 3/2/19

    Observa que tienes tres situaciones posibles para un cuerpo que se encuentra sobre una superficie:

    1°) 

    El cuerpo está en reposo, por lo que debes plantear que la fuerza de rozamiento es estática,

    y si el cuerpo está "a punto de moverse", entonces planteas la expresión del módulo de la fuerza de rozamiento máxima, cuya expresión es: μe*N.

    2º)

    El cuerpo se desplaza, ya sea con velocidad constante o no constante, por lo que tienes que la fuerza de rozamiento es dinámica, cuya módulo queda expresado: μd*N. 

    Desde ya, si nuestro comentario no alcanza a responder tu consulta, por favor envía una foto con el enunciado del problema por el que ha surgido tu duda.

    Espero haberte ayudado.

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    Mohamed Hafid
    el 3/2/19

    Dos esferas pequeñas, idénticas y de masa m están cargadas eléctricamente con una q= 4 μC cada una.

    Se suspenden del mismo punto, en presencia del campo gravitatorio, mediante hilos iguales de masa despreciable y longitud L= 0,4 m. ¿Cuál debe ser el valor de la masa m para que en equilibrio formen un ángulo  de 60º?

    Datos: k=9x10

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 3/2/19

    Antes que todo, disculpa la precariedad de la imagen, pero estamos un poco duros para los gráficos.

    Observa que, como las dos esferas son idénticas, tienen cargas iguales, y están suspendidas con hilos idénticos, entonces tienes que las dos esferas quedan suspendidas y en equilibrio, con posiciones simétricas con respecto a la vertical que pasa por el punto desde donde están suspendidos los hilos.

    Luego, considera la esfera de la derecha, sobre la que están aplicadas tres fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos (observa que la distancia entre las esferas queda expresada: d = 2*L*senθ):

    Peso: P = M*g, vertical, hacia abajo;

    Fuerza electrostática: Fe = k*q*q/d2 = k*q2/(2*L*senθ)2 = k*q2/(4*L2*sen2θ), horizontal, hacia la derecha;

    Tensión del hilo: T, inclinada hacia la izquierda y hacia arriba, según la dirección del hilo.

    Luego, estableces un sistema de referencia cartesiano con origen de coordenadas en la posición de la carga en estudio, con eje OX horizontal con sentido positivo hacia la derecha, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba; luego, aplicas la Primera Ley de Newton, y tienes el sistema de ecuaciones:

    Fe - T*senθ = 0, de aquí despejas: T*senθ = Fe (1),

    T*cosθ - P = 0; de aquí despejas: T*cosθ = P (2); 

    luego, divides miembro a miembro la ecuación señaada (1) entre la ecuación señalada (2), y queda:

    senθ/cosθ = Fe/P, aquí multiplicas por P en ambos miembros, y queda:

    P*senθ/cosθ = Fe, aquí sustituyes las expresiones de los módulos de las fuerzas, y queda:

    M*g*senθ/cosθ = k*q2/(4*L2*sen2θ), aquí multiplicas en ambos miembros por cosθ/senθ, y queda:

    M*g = k*q2/(4*L2*senθ*cosθ), aquí divides por g en ambos miembros, y queda:

    M = k*q2/(4*L2*senθ*cosθ*g),

    que es la expresión de la masa de cada esfera, en función de los datos que tienes en tu enunciado, de la Constante de Coulomb, y del módulo de la aceleración gravitatoria terrestre.

    Te dejo la tarea de reemplazar valores y hacer el cálculo.

    Espero haberte ayudado.

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    Mangel
    el 3/2/19


    Un objeto de masa m = 300 g se empuja contra un resorte horizontal de constante elástica K=200 N/m como indica la figura y se suelta desde el reposo. El radio del rizo ABCD mide R = 10 cm. La distancia horizontal L desde A hasta el extremo del resorte cuando éste presenta su longitud natural lo es de L = 1m. En el tramo horizontal el suelo es rugoso con un coeficiente de rozamiento cinético µ = 0.2. En cambio, el interior del rizo es liso y su rozamiento despreciable. Calcula la deformación mínima x del resorte para la cual el objeto viajará por el interior del rizo permaneciendo en contacto con el mismo todo el tiempo. 

    Muchas gracias.



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    Antonio Silvio Palmitano
    el 3/2/19

    Considera un sistema de referencia cartesiano, con eje OX horizontal a nivel del suelo y con sentido positivo hacia la izquierda, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba.

    Vamos por pasos, y observa que planteamos varias situaciones de interés:

    1)

    El resorte está comprimido, el bloque está en reposo sobre el suelo, por lo que la energía mecánica es solo elástica, y su expresión es:

    EM1 = (1/2)*k*x2 = (1/2)*200*x2 = 100*x2 (en Joules).

    2)

    El bloque sigue sobre el suelo y recién se despega del resorte, el resorte está relajado, por lo que la energía mecánica es solo cinética de traslación, observa que consideramos que entre las situaciones señaladas (1) (2) no hay rozamiento, y su expresión es:

    EM2 = (1/2)*M*v22 = (1/2)*0,3*v22 = 0,15v22 (en Joules). 

    3)

    El bloque sigue sobre el suelo, recién alcanza el punto A, por lo que la energía mecánica es solo cinética de traslación, pero observa que la fuerza de rozamiento dinámico ha realizado trabajo, y las expresiones de la energía mecánica, y del trabajo de la fuerza de rozamiento entre las situaciones señaladas (2) y (3) quedan (observa que consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: 10 m/s2):

    EM3 = (1/2)*M*v32 = (1/2)*0,3*v32 = 0,15v32 (en Joules),

    Wfr23 = -μ*N = -μ*M*g*L = -0,2*0,3*10*1 = -0,6 J.

    4)

    El bloque alcanza justo el punto C (observa que consideramos que apenas se desprende del rizo en el punto C, por lo que la acción normal del rizo en ese punto es nula), por lo que tienes que la energía mecánica es solo cinética de traslación, con la velocidad justa para la aceleración centrípeta que garantice que el bloque permanecerá con trayectoria circunferencial, y también potencial gravitatoria, y las expresiones de la energía mecánica y de la aceleración centrípeta, que solo es la aceleración gravitatoria terrestre ya que la única fuerza aplicada sobre el bloque es su peso, quedan:

    EM4 = (1/2)*M*v42 + M*g*(2*R) = (1/2)*0,3*v42 + 0,3*10*(2*0,1) = 0,15*v42 + 0,6 (en Joules),

    acp4 = g, aquí sustituyes la expresión de la aceleración centrípeta, y queda:

    v42/R = g, reemplazas los valores del radio del rizo y de la aceleración gravitatoria terrestre, y queda:

    v42/0,1 = 10, multiplicas por 0,1 en ambos miembros, y queda:

    v42 = 1, extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros, y queda:

    v4 = 1 m/s, reemplazas este valor en la expresión de la energía mecánica para esta situación, y queda:

    EM4 = 0,15*12 + 0,6 = 0,15*1 + 0,6 = 0,15 + 0,6 = 0,75 J.


    Luego, planteas conservación de la energía mecánica entre las situaciones señaladas (1) (2) y entre las situaciones señaladas (3) (4), y planteas la ecuación trabajo-energía entre las situaciones señaladas (2) (3), y tienes las ecuaciones:

    EM2 = EM1,

    EM4 = EM3,

    Wfr23 = EM3 - EM2;

    luego, reemplazas las expresiones remarcadas en la primera y en la segunda ecuación , todo en la tercera ecuación, y queda:

    Wfr23 = EM4 - EM1,

    aquí reemplazas valores y sustituyes expresiones que ya tienes determinadas, y queda:

    -0,6 = 0,75 - 100*x2,

    aquí sumas 100*x2 y sumas 0,6 en ambos miembros, y queda:

    100*x2 = 1,35,

    aquí divides por 100 en ambos miembros, y queda:

    x2 = 0,0135,

    aquí extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros, y queda:

    ≅ 0,116 m

    Espero haberte ayudado.

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    WillProyects
    el 2/2/19

    En el último apartado de un ejercicio de campo eléctrico me piden que halle la diferencia de potencial que hay entre la posición de equilibrio y la posición vertical de una carga. El gráfico del ejercicio es la siguiente:

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 3/2/19

    Si tienes la longitud del hilo (L), y como el campo es constante y tiene dirección horizontal con sentido positivo hacia la derecha, entonces tienes que la diferencia de potencial que pides queda expresada:

    ΔV = E*L*senθ,

    donde θ es la medida del angulo que forma el hilo con la dirección vertical, que tienes señalado en tu gráfico, y que seguramente ya has calculado cuando planteaste la condición de equilibrio.

    Luego, si no tienes la longitud del hilo entre los datos, o no la has podido calcular en los incisos anteriores del problema, por favor envía una foto del enunciado completo para que podamos darte una mano.

    Espero haberte ayudado.

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    WillProyects
    el 3/2/19

    Si, perdon, se me habia olvidado ponerlo. La longitud de la cuerda es 1,5m. 

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    Andres Sampayo
    el 2/2/19

    alguien me podria brindar su ayuda???

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 3/2/19

    Por favor, envía la figura que mencionan en tu enunciado para que podamos ayudarte.

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    Javier CS
    el 2/2/19

    Me gustaria saber si el procedimiento seguido es el correcto. Gracias!

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 3/2/19

    Observa que sobre el taco están aplicadas cuatro fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos (consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2):

    Peso: PT = MT*g = 0,5*10 = 5 N, vertical, hacia abajo;

    Acción normal de la mesa: N, vertical, hacia arriba;

    Tensión de la cuerda, T, horizontal, hacia la derecha,

    Rozamiento dinámico de la mesa: fr = μ*N, horizontal, hacia la izquierda;

    luego, estableces un sistema de referencia con eje OX horizontal con sentido positivo hacia la derecha, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba, aplicas la Segunda Ley de Newton, y tienes el sistema de ecuaciones:

    T - fr = M*a,

    N - PT = 0;

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

    T - μ*N = M*a,

    N - 5 = 0, aquí sumas 5 en ambos miembros, y queda: N = 5 N;

    luego, reemplazas el valor remarcado y los valores que tienes en tu enunciado en la primera ecuación, y queda:

    T - 0,25*5 = 0,5*a, y de aquí despejas:

    T = 0,5*a + 1,25 (1).


    Observa que sobre la pesa están aplicadas dos fuerzas verticales, de las que indicamos sus módulos, y sentidos (consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2):

    Peso: Pp = Mp*g = 0,25*10 = 2,5 N, vertical, hacia abajo;

    Tensión de la cuerda, T, vertical, hacia la arriba;

    luego, aplicas la Segunda Ley de Newton, y tienes la ecuación (observa que consideramos un sistema de referencia con eje OY vertical con sentido positivo hacia abajo):

    Mp*g - T = Mp*a, reemplazas valores que tienes en tu enunciado, y queda:

    0,25*10 - T = 0,25*a, y de aquí despejas:

    T = 2.5 - 0,25*a (2).


    Luego, igualas las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    2.5 - 0,25*a = 0,5*a + 1,25, aquí restas 0,5*a y restas 2,5 en ambos miembros, y queda:

    -0,75*a = -1,25, divides por -0,75 en ambos miembros, y queda:

    a 1,667 m/s2.

    Luego, reemplazas el valor remarcado en las ecuaciones señaladas (1) (2), resuelves, y queda:

    ≅ 2,083 N.

    Espero haberte ayudado.

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