Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Andrea Martinez
    el 28/1/19

    PREGUNTA SOBRE DINÁMICA: Cuando hay dos cuerpos unidos por una cuerda en un plano horizontal. La fuerza de rozamiento de un cuerpo es la misma que la masa de ese  mismo cuerpo pero en vez de kg en newtons??

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 28/1/19

    Vamos con una orientación, que esperamos te se de utilidad.

    Considera la situación de la figura, en la que consideramos que el sistema se desplaza hacia la derecha.

    1°)

    Observa que sobre el bloque más pequeño actúan cuatro fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

    Peso: P1 = M1*g, vertical, hacia abajo;

    Acción normal del suelo: N1, vertical, hacia arriba;

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

    Rozamiento del suelo: fr1μ*N1, horizontal, hacia la izquierda;

    luego, aplicas las Segunda Ley de Newton, y tienes el sistema de ecuaciones:

    T - fr1 = M1*a,

    N1 - P1 = 0,

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

    T - μ*N1 = M1*a,

    N1 - M1*g = 0, de aquí despejas: N1 = M1*g,

    luego sustituyes la expresión remarcada en la primera ecuación, despejas, y queda:

    T = μ*M1*g + M1*a (1).

    2°)

    Observa que sobre el bloque más grande actúan cinco fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:

    Peso: P2 = M2*g, vertical, hacia abajo;

    Acción normal del suelo: N2, vertical, hacia arriba;

    Tensión de la cuerda: T, horizontal, hacia la izquierda;

    Rozamiento del suelo: fr2 = μ*N2, horizontal, hacia la izquierda;

    Fuerza externa: F, horizontal, hacia la derecha;

    luego, aplicas las Segunda Ley de Newton, y tienes el sistema de ecuaciones:

    F - T - fr2 = M2*a,

    N2 - P2 = 0,

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

    F - T - μ*N2 = M2*a,

    N2 - M2*g = 0, de aquí despejas: N2 = M2*g,

    luego sustituyes esta última expresión remarcada en la primera ecuación, y queda:

    F - T - μ*M2*g = M2*a (2).

    Luego, como puedes apreciar, hemos considerado dos diagramas de fuerzas independientes, uno para cada cuerpo del sistema, y para resolver el problema solo queda que sustituyas la expresión señalada (1) en la ecuación señalada (2), y despejes la incógnita que tengas que resolver.

    Espero haberte ayudado.

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    Mangel
    el 28/1/19

    Dos bloques de masa m1 = 1,0 kg y m2 = 2,0 kg se encuentran inicialmente en reposo al pie de una rampa. Los bloques están unidos por una sustancia explosiva (de masa despreciable). En determinado momento, la sustancia explota haciendo que los bloques salgan despedidos en direcciones opuestas. El bloque 1 se frena a una distancia L = 0,5 m del lugar de la explosión debido a la fricción sobre la superficie rugosa de coeficiente de rozamiento cinético µk = 0,30. Calcule la altura h a la que llega el bloque 2 sobre la pendiente lisa antes de frenarse. Suponga que los bloques nunca se despegan del suelo. 

    Muchas gracias.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 28/1/19

    Si tienes un dibujo de la situación por favor envíalo, para que podamos ayudarte.

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    Mangel
    el 28/1/19


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 28/1/19

    Tienes un sistema formado por los dos bloques, y tienes cuatro situaciones importantes:

    a)

    El sistema está a punto de explotar;

    b)

    La explosión recién ocurrió;

    c)

    El móvil (1) alcanza el reposo.

    d)

    El móvil (2) alcanza su altura máxima.

    1°)

    Planteas las expresiones del impulso (cantidad de movimiento) y de la energía mecánica en las dos primeras situaciones (observa que consideramos un sistema de referencia con eje OX horizontal con sentido positivo hacia la derecha, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba), y queda:

    pa = 0 (los móviles están en reposo),

    EMa = 0 (los móviles se encuentran con sus alturas iguales a cero y en reposo);

    pb = M1*v1 + M2*v2 = 1*v1 + 2*v2,

    EMb = EC1 + EC2 = (1/2)*M1*v12 + (1/2)*M2*v22 = (1/2)*1*v12 + (1/2)*2*v22 = (1/2)*v12 + 1*v22;

    luego, como no actúan fuerzas exteriores al sistema en el plano de movimiento durante la explosión, puedes plantear que el impulso se conserva, y tienes la ecuación:

    pb = pa, sustituyes expresiones, y queda: 

    1*v1 + 2*v2 = 0, y de aquí despejas:

    v1 = -2*v2 (1).

    2°)

    Planteas la expresión de la energía mecánica en la situación (c), y tienes:

    EMc = 0 (observa que el bloque más pequeño está en reposo al nivel de altura igual a cero);

    luego, planteas la expresión del trabajo de la fuerza de rozamiento (observa que consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2), y queda:

    Wfr = -μk*N*L = -μk*M1*g*L = -0,30*1*10*0,5 = -1,5 J;

    luego, planteas la ecuación energía mecánica-trabajo solamente para el bloque más pequeño, y queda:

    EMc - EMb = Wfr, sustituyes expresiones, y queda:

    0 - (1/2)*v12 = -1,5, y de aquí despejas:

    v1 = -√(3) m/s ≅ -1,732 m/s, que es la expresión de la velocidad del bloque más pequeño inmediatamente después de la explosión (observa que esta velocidad tiene sentido hacia la izquierda);

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

    -√(3) = -2*v2, y de aquí despejas:

    v2 = √(3)/2 m/s ≅ 0,866 m/s, que es la expresión de la velocidad del bloque más grande inmediatamente después de la explosión (observa que esta velocidad tiene sentido hacia la derecha).

    3°)

    Planteas conservación de la energía entre las situaciones señaladas (b) (d) solamente para el bloque más grande, y queda:

    EMd = EMb, sustituyes expresiones, y queda:

    M2*g*h = (1/2)*M2*v22, divides por M2*g en ambos miembros, y queda:

    h = (1/2)*v22/g, reemplazas el último valor remarcado, reemplazas el valor de la aceleración gravitatoria, y queda:

    h = (1/2)*( √(3)/2 )2/10, resuelves, y queda:

    h = 3/80 m = 0,0375 m, que es la expresión de la altura máxima que alcanza el bloque más grande sobre la rampa.

    Espero haberte ayudado.

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    Cinthia LV
    el 28/1/19

    Por favor podrían ayudarme con este problema (16)§

    Enserio se los agradezco mucho 

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 28/1/19

    a)

    Observa que tienes los puntos de la gráfica, cuya forma general es: P(t,x):

    A1( 1,50 ; 8 ) (de aquí tienes: t1 = 1,50 s y x1 = 8 m),

    A2( 4,00 ; 2 ) (de aquí tienes: t2 = 4,00 s y x2 = 2 m);

    luego, planteas la expresión de la velocidad media entre los instantes indicados, y queda:

    vm = (x2 - x1)/(t2 - t1), reemplazas valores, y queda:

    vm = (2 - 8)/(4,00 - 1,50), resuelves los agrupamientos de términos, y queda:

    vm = -6/2,50, resuelves, y queda:

    vm = -2,4 m/s.

    b)

    Observa que la recta que tienes trazada en el gráfico cartesiano de tu enunciado pasa por los puntos:

    B1( 2,00 ; 6 ) (de aquí tienes: t1 = 2 s y x2 = 6 m),

    B2( 3,50 ; 0 ) (de aquí tienes: t2 = 3,50 s y x2 = 0 m);

    luego, planteas la expresión de la pendiente del segmento determinado por dichos puntos, y queda:

    m = (x2 - x1)/(t2 - t1), reemplazas valores, y queda:

    m = (0 - 6)/(3,50 - 2,00), resuelves los agrupamientos de términos, y queda:

    m = -6/1,50, resuelves, y queda:

    m = -4, y como la recta es tangente a la gráfica en el punto correspondiente al instante en estudio (t1 = 2,00 s), entonces tienes que la velocidad instantánea del móvil en dicho instante es:

    v(2,00) = -4 m/s.

    c)

    Observa que tienes el punto:

    C( 4,00 , 2 ) (de aquí tienes: t = 4,00 s y x = 2 m),

    en el cuál tienes que la recta tangente a la gráfica que tienes en tu enunciado es una recta paralela al eje Ot que pasa por dicho punto, por lo que tienes que su pendiente es igual a cero y, por lo tanto, tienes que la velocidad instantánea del móvil en el instante en estudio (t = 4,00 s) es nula:

    v(4,00) = 0.

    Espero haberte ayudado.

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    Guillem De La Calle Vicente
    el 28/1/19


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    Cinthia LV
    el 29/1/19

    Maestro Muchas gracias 🙌

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    Bryam Maldonado
    el 27/1/19

    me podrían ayudar con este ejercicio

    una mujer camina a una taza de 5 pi/seg a lo largo de un diámetro de un patio circular. Una luz ubicada en el extremo de un diámetro perpendicular al de su trayectoria proyecta una sombra sobre la pared circular. Que tan rápido se mueve la sombra a lo largo de la pared cuando la distancia de la mujer al centro del patio es de r/2 donde r [pie] es el radio del patio.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 28/1/19


    Observa la primera imagen, en la que intentamos mostrarte los siguientes pasos:

    1°)

    Presentamos la circunferencia cuya ecuación cartesiana es:

    x2 + y2 = r2,

    que corresponde a la ubicación de la pared,

    y determinamos dos puntos pertenecientes a ella: F(0,r) (ubicación del foco de luz), y S(x,y) (ubicación de la sombra de la mujer sobre la pared).

    Presentamos la recta cuya ecuación es:

    y = -(r/s)*x + r,

    que corresponde al rayo luminoso que determina la sombra de la mujer sobre la pared.

    Presentamos la posición de la mujer: M(s,0), y consideramos que se desplaza sobre el eje OX con el sentido positivo de dicho eje (observa que la coordenada s es negativa).

    2°)

    Presentamos el sistema de ecuaciones para establecer las coordenadas del punto de intersección de la circunferencia con la recta (punto S) (observa que el punto F también pertenece a ambas curvas).

    3°)

    Presentamos las expresiones de las derivadas con respecto al tiempo de las coordenadas del punto S (x' e y'), que corresponden a las componentes de la velocidad de desplazamiento de la sombra.

    Observa la segunda imagen, en la que mostramos los siguientes pasos:

    4°)

    Evaluamos las expresiones x' e y' para la condición que tienes en tu enunciado:

    s' = 5 p/s (tasa de desplazamiento, o rapidez del móvil),

    s = r/2 (posición del móvil que tenemos en estudio);

    y luego presentamos la expresión vectorial de la velocidad instantánea del móvil,  calculamos su módulo.

    Espero haberte ayudado.

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    Bryam Maldonado
    el 27/1/19
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    me podrian ayudar con este ejercicio por favor

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    Raúl RC
    el 29/1/19

    Hola, te agradeceríamos enormemente que intentarás adjuntar la foto del ejercicio en un formato más reducido, me resulta imposible ver cuál es la pregunta que formulas.

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    agarcia
    el 27/1/19

    Buenas tardes.alguien me podria indicar como puedo resolver este ejercicio ?muchas gracias

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 28/1/19

    Establece un sistema de referencia con eje OX paralelo al suelo, que pase por el punto B, con sentido positivo acorde al desplazamiento del móvil, y con eje OY vertical, con sentido positivo hacia arriba.

    Consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 10 m/s2.

    Luego, planteas las expresiones de las energías potencial gravitatoria, cinética de traslación y mecánica del móvil en el punto A, y queda:

    EPA = M*g*yA,

    ECA = (1/2)*M*vA2,

    EMA = EPA  + ECA = M*g*yA + (1/2)*M*vA2 (1).

    Luego, planteas las expresiones de las energías potencial gravitatoria, cinética de traslación y mecánica del móvil en el punto B, y queda:

    EPB = M*g*yB,

    ECB = (1/2)*M*vB2,

    EMB = EPB  + ECB = M*g*yB + (1/2)*M*vB2 (2).

    Luego, planteas las expresiones de las energías potencial gravitatoria, cinética de traslación y mecánica del móvil en el punto C, y queda:

    EPC = M*g*yC,

    ECC = (1/2)*M*vC2,

    EMC = EPC  + ECC = M*g*yC + (1/2)*M*vC2 (3).

    Luego, si se desprecian las pérdidas por rozamientos, puedes plantear que la energía se conserva, y tienes la ecuación:

    EMC = EMA, sustituyes las expresiones señaladas (3) (1), y queda:

    M*g*yC + (1/2)*M*vC2 = M*g*yA + (1/2)*M*vA2, multiplicas en todos los términos por 2/M, y queda:

    2*g*yC + vC2 = 2*g*yA + vA2, restas x en ambos miembros, y queda:

    vC2 = 2*g*yA + vA2 - 2*g*yC,

    extraes factores comunes (-2*g) entre el primer y el último término del segundo miembro, y queda:

    vC2 = -2*g*(-yA + yC) + vA2,

    aquí reemplazas datos que tienes en la imagen (yA = 5 m, yC = 8 m, vA = 5 m/s), y queda:

    vC2 = -2*10*(-5 + 8) + 52, resuelves términos, y queda:

    vC2 = -60 + 25, resuelves y queda:

    vC2 = -25 m2/s2,

    que es un resultado absurdo (recuerda que las expresiones cuadráticas toman valores mayores o iguales que cero),

    por lo que puedes concluir que el móvil no alcanzará el punto C con las condiciones que tienes en tu enunciado.

    Luego, sería muy conveniente que consultes con tus docentes, por las dudas se trate de un error de impresión en dicho enunciado.

    Espero haberte ayudado.

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    Cinthia LV
    el 27/1/19

    Saludos comunidad!!! 

    Antes que nada agradecer el apoyo brindado ^^

    Por favor podrían recomendar un. Libro de física (voy en física 1) que contenga problemas diversos con sus respectivas soluciones asimismo uno de teoría 

    Muy agradecida de antemano 

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    Guillem De La Calle Vicente
    el 27/1/19

    Buenas, te recomendaría los siguientes libros:

    - Física (M. Alonso y E. J. Finn)

    - Física universitaria (Sears, Zemansky, Young y Freedman)

    - Física (R. A. Serway)

    - Física (P. A. Tipler y G. Mosca)

    Saludos y a disfrutar de la física!

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    Cinthia LV
    el 28/1/19

    Muchas gracias 

    Claro que la disfrutare ^^

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    Juan
    el 27/1/19

    ¿Me podéis decir si el resultado es correcto?

    Expresar, en unidades del Sistema Internacional, el volumen de un cubo de lado igual a 25,7 ± 0,1 cm.


    25.7*25.7*25.7 ± 0.1*0.1*0.1cm = 16974.593 ± 0.001cm3 => 169.75 ± 0.00001m3

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 27/1/19

    Tienes la longitud estimada de la arista del cubo en estudio:

    L0 = 25,7 cm = 0,257 m.

    Tienes el valor del error máximo que puede cometerse al medir la arista del cubo en estudio:

    ΔL0 = 0,1 cm = 0,001 m.

    Recuerda la expresión del volumen del cubo en función de la longitud de su arista:

    V(L) = L3 (1), derivas, y queda:

    dV/dL = 3*L2, separas variables, y queda:

    dV = 3*L2*dL (2).

    Luego, evalúas la expresión señalada (1) para este valor, y queda:

    V0 = 0,2573 = 0,016974593 m3 (3),

    que es el volumen estimado del cubo.

    Luego, a partir de la expresión señalada (2), planteas la expresión del error, y queda:

    ΔV0 = 3*L02*ΔL, reemplazas valores, y queda:

    ΔV0 = 3*0,2572*0,001, resuelves, y queda:

    ΔV0 = 0,000198147 m3 (4),

    que es el error máximo que se puede cometer al medir el volumen del cubo en estudio.

    Luego, planteas la expresión del volumen del cubo en estudio, y queda:

    V = V0ΔV, reemplazas los valores señalados (3) (4), y queda:

    V = (0,016974593 ± 0,000198147) m3.

    Espero haberte ayudado.

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    mario salatino
    el 27/1/19

    ola estoy calculando la tension eficaz de un inductor pero tengo una N de sobra o demas me ayudan 


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 27/1/19

    Observa que la intensidad de corriente que rodea una espira es: I;

    luego, planteas la Ley de Ampere, y tienes la ecuación:

    B*L = μ0*I, aquí divides por L en ambos miembros, y queda:

    B = μ0*I/L,

    que es la expresión del módulo del campo magnético que atraviesa una espira;

    luego, planteas la expresión del flujo magnético que atraviesa una espira, y queda:

    Φ = B*A, sustituyes expresiones, y queda:

    Φ = (μ0*I/L)*π*R2;

    luego, planteas la expresión del flujo total que atraviesa todas las espiras, y queda:

    ΦT = N*Φ, sustituyes la expresión anterior, y queda:

    ΦT = N*(μ0*I/L)*π*R2,

    que es la expresión del flujo total que atraviesa todas las espiras del inductor.

    Espero haberte ayudado.

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    mario salatino
    el 27/1/19

    Si me sirvió de mucho. Pero mi duda continúa.

    Si calculo la fuerza electromotriz del solenoide como la derivada del flujo respecto de t con signo menos me queda una expresión con N.

    Si ahora calculo la inductancia L me queda una expresión con N al cuadrado. Y si calculo la fem como L por la derivada de la corriente respecto del tiempo me queda la misma expresión pero con N al cuadrado.


    No se donde está el error y cuál de las dos expresiones de la fem, si con N o con N al cuadrado es la correcta.


    Te agradezco tu respuesta y me será muy útil ya que pronto tengo que recuperar mi examen de fisica II.

    Muchas gracias.


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    Rodrigo Checa
    el 26/1/19

    Alguien me puede ayudar con el 37 porfaaa???

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 26/1/19

    Comienza por trazar una recta paralela al eje OX que pasa por el punto en estudio (P), y observa que es perpendicular a los cables.

    Luego, aplicas la Ley de Ampère, y tienes las expresiones de los módulos de los campos magnéticos en el punto en estudio:

    B1μ0*I1/(2π*r1) (observa que r1 es igual a 40 cm = 0,4 m),

    B2 = μ0*I2/(2π*r2) (observa que r2 es igual a 20 cm = 0,2 m).

    Luego, considera elementos de corriente ubicados en las intersecciones de los cables con la recta trazada, y tienes que sus expresiones vectoriales son (observa que las corrientes tienen sentidos opuestos al eje OY):

    (-I1*dL1)j(-I2*dL1)j.

    Luego, planteas las expresiones de los vectores posiciones del punto P con respecto a los elementos de corriente, y queda:

    (+0,4)i y (+0,2)i.

    Luego, planteas la Ley de Lorentz (dB = (I*dL)xB), y los diferenciales de los campos magnéticos en el punto P quedan:
    dB
    1(-I1*dL1)j(+0,4)i  = (-0,4*
    I1*dL1)*(j x i) = (-0,4*I1*dL1)*(-k) = (+0,4*I1*dL1)*k,

    dB2 = (-I2*dL2)j(+0,2)i  = (-0,2*I2*dL2)*(j x i) = (-0,2*I2*dL2)*(-k) = (+0,2*I2*dL2)*k,

    y puedes observar que las dos expresiones vectoriales tienen el sentido positivo del eje OZ.

    a)

    Planteas la expresión del módulos del campo magnético resultante en el punto P, y queda:

    B = B1 + B2, sustituyes expresiones, y queda:

    B = μ0*I1/(2π*r1) μ0*I2/(2π*r2), extraes factores y divisores comunes, y queda:

    B = ( μ0/(2π) )*( I1/r1 + I2/r2 );

    y la expresión vectorial del campo resultante queda:

    B = ( μ0/(2π) )*( I1/r1 + I2/r2 )*k,

    y solo queda que reemplaces valores y hagas el cálculo.

    b)

    Tienes el valor de la carga (indicamos con e el valor de la carga elemental: e = 1,6*10-19 C):

    q = -e.

    Tienes la expresión vectorial de la velocidad de la carga:

    v = -106*i.

    Luego, planteas la Ley de Lorentz ( F = q*(v x B) ), sustituyes expresiones, y queda:

    F = (-e)*( (-10-6*i) x (B*k) ) = (+10-6*e*B)*( i x k ) = (+10-6*e*B)*( -j ) = (-10-6*e*B)*j,

    observa que la fuerza ejercida sobre la carga tiene la dirección del eje OY con su sentido negativo,

    y que sol queda que reemplaces valores y hagas el cálculo.

    Espero haberte ayudado.

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