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Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Frank Way
    el 2/5/19

    disculpen me podrian ayudar con este ejercicio?muchas gracias y disculpen las molestias , solo me quedan estos dos ejercicios!

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/5/19

    Con los datos que tienes, puedes plantear las expresiones:

    I = (1/2)*M*R2 = (1/2)*100*0,52 = 12,5 Kg*m2 (momento de inercia de la rueda),

    ωi = 2π*50/60 = 5π/3 rad/s (rapidez angular de la rueda),

    ωf = 0 (rapidez final de la rueda),

    Δt = 6 s (intervalo de tiempo de frenado),

    N = 70 N (módulo de la fuerza radial aplicada),

    frd = μd*N = μd*70 (en N) (módulo de la fuerza de rozamiento tangencial aplicada)

    α = a determinar (aceleración angular de la rueda),

    a = R*α = 0,5*α (aceleración angular de la rueda).

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

    α = (ωfωi)/Δt = (0 - 5π/3)/6 = -5π/18 rad/s2.

    Luego, aplicas la Segunda Ley de Newton, en este caso para giros (observa que consideramos positivo al sentido de giro de la rueda, por lo que tienes que la fuerza de rozamiento produce un momento negativo), y queda:

    -R*frd = I*α, sustituyes expresiones, y queda:

    -0,5*μd*70 = 12,5*(-5π/18), resuelves operaciones entre números en ambos miembros, y queda:

    -35*μd  -10,908, divides por -35 en ambos miembros, y queda:

    μd  0,312.

    Espero haberte ayudado.

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    Frank Way
    el 2/5/19

    Hola como estan?disculpen me ayudarian cn este problema? desde ya muchas gracias!

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/5/19

    Vamos con una orientación.

    Observa que sobre el bloque señalado (1) actúan cuatro fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos (observa que consideramos que este bloque asciende por el plano inclinado):

    Peso: P1 = M1*g = 25*9,8 = 245 N, vertical, hacia abajo,

    Acción normal del plano inclinado: N, perpendicular al plano inclinado, hacia arriba,

    Rozamiento dinámico del plano inclinado: frdμk*N = 0,2*N, paralela al plano inclinado, hacia abajo,

    Tensión del tramo de cuerda que sujeta al bloque: T1, paralela al plano inclinado, hacia arriba;

    luego, aplicas la Segunda Ley de Newton (consideramos un eje OX paralelo al plano inclinado con sentido positivo hacia arriba, y con eje OY perpendicular al plano inclinado con sentido positivo hacia arriba), y queda el sistema de ecuaciones:

    T1 - P1*sen(30°) - frd = M1*a,

    N - P1*cos(30°) = 0;

    luego, sustituyes expresiones, y queda:

    T1 - 245*sen(30°) - 0,2*N = 25*a,

    N - 25*cos(30°) = 0, de aquí despejas: N = 25*cos(30°) ≅ 21,651 N;

    luego, reemplazas este valor rearcado en la primera ecuación, resuelves su segundo y su tercer término, y queda:

    T1 - 122,5 - 4,330 = 25*a, aquí reduces términos numéricos, y luego despejas: 

    T1 ≅ 25*a + 126,83 (1).

    Observa que sobre el bloque señalado (2) actúan dos fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos (observa que consideramos que este bloque desciende):

    Peso: P2 = M2*g = 40*9,8 = 392 N, vertical, hacia abajo,

    Tensión del tramo de cuerda que sujeta al bloque: T2, vertical, hacia arriba;

    luego, aplicas la Segunda Ley de Newton (consideramos un eje OY vertical con sentido positivo hacia abajo), y queda el sistema de ecuaciones:

    T2 - P2 = M2*a;

    luego, sustituyes expresiones, y queda:

    T2 - 392 = 40*a; de aquí despejas:

    T2 = 40*a + 392 (2).

    Observa que sobre la polea están aplicadas las dos tensiones de los tramos de cuerda, y que de acuerdo a nuestra suposición, tienes que ésta gira con sentido horario, por lo que aplicas la Segunda Ley de Newton, en este caso para giros (consideramos que el eje de momentos de fuerza es el eje de la polea), y queda:

    R*(T2 - T1) = IP*α,

    expresas al módulo de la aceleración angular en función de la aceleración tangencial y del radio de la polea, y queda:

    R*(T2 - T1) = IP*a/R, 

    divides por R en ambos miembros, y queda:

    T2 - T1 = IP*a/R2

    reemplazas valores en el segundo miembro, y queda:

    T2 - T1 = 0,005*a/0,12

    resuelves el coeficiente en el segundo miembro, y queda:

    T2 - T1 = 0,5*a (3).

    Luego, queda que sustituyas las expresiones señaladas (2) (1) en la ecuación señalada (3), para luego resolverla.

    Espero haberte ayudado.

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    JOSE ANTONIO GARCÍA CADENAS
    el 2/5/19

      En el apartado B,  cuando me dicen que frena con esa aceleración como debería de hacer o plantear ese apartado?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/5/19

    b)

    Tienes el valor de la velocidad inicial en esta etapa:

    vi = 100 Km/h = 100*1000/3600 = 250/9 m/s.

    Tienes el valor del módulo de la desaceleración, por lo que la expresión de la aceleración queda:

    a = -3 m/s2.

    Tienes el valor de la velocidad final:

    v = 0.

    Luego, planteas la ecuación tiempo-velocidad de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, y queda:

    v = vi + a*t, aquí reemplazas valores, y queda:

    0 = 250/9 - 3*t, y de aquí despejas:

    t = 250/27 s ≅ 9,529 s.

    Espero haberte ayudado.

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    Juan
    el 1/5/19

    Hola, no puedo resolver un problema del la prueba de acceso para mayores de 25 a la uni del año pasado, os dejo un link del examen.

    Es el 2º ejercicio, al estar en perpendicular y darme la longitud del cable me cambia todo. Gracias de antemano.

    https://www.unirioja.es/estudiantes/acceso_admision/PAU/Pau_mayores_25/Examenes/M25_examenes_2018/Fisica.pdf

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    Francisco Javier
    el 2/5/19

    Fuerza ejercida en un conductor recto por acción de un campo magnetico uniforme: 

    F = I*(L x B)

    - Sección horizontal del conductor

    I = 1.8 A

    L = 3 cm μi  

    B = 1.2 T μk 

    L x B = (- 0.03*1.2) μj = - 0.036 μj 

    F1 = 1.8*(- 0.036 μj)

    F1 = - 0.0648 N μj 

    - Sección vertical del conductor:

    I = 1.8 A

    L = 4 cm μj 

    B = 1.2 T μk 

    L x B = (0.04*1.2) μi = 0.048 μi 

    F2 = 1.8*(0.048 μi)

    F2 = 0.0864 N μi 

    Finalmente la fuerza total que experimenta sera la suma de ambas fuerzas calculadas:

    FT = F1 + F2 = - 0.0648 N μj + 0.0864 N μi 

    FT = 0.0864 N μi - 0.0648 N μj


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    Juan
    el 2/5/19

    Muchas gracias! Que buena poner el vector el negrita, pero el µ que significa? Esto ya es curiosidad.

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    Francisco Javier
    el 5/5/19

    Son vectores unitarios. No hagas caso al "μ" . Puedes poner solo “i”, “j” o “k”. Yo lo pongo así por costumbre. 

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    javier
    el 1/5/19

    Tengo esta duda, la entropia de 12 gramos de hielo a 0 grados y 1 atm es menor que la entropia de 12 gramos de agua a 0 grados y 1 atm? 

    Lo estaba pensando como que la entropia mide el desorden, pero no es una buena justificación, podrian ayudarme? 

    Muchas gracias

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    Francisco Javier
    el 1/5/19

    Efectivamente. La entropía, como dices, mide el nivel de desorden o grado de organización que se da en un proceso. Entonces siempre que una sustancia cambie de estado como por ejemplo en la fusión del hielo (hielo a agua) o en la evaporación de agua (agua a vapor), se tendrá un aumento de entropía, siendo de mayor magnitud en el último estado de transformación.  

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    javier
    el 1/5/19

    Muchas gracias por su tiempo :D

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    Jasson Grefa
    el 30/4/19

    la altura de un caballo por lo general se mide en palmos y no en pies. si 1 palmo es igual a 1/3 pie(exactamente)

    a)¿cual es la altura( en centímetros) de un caballo que mide 18.6 palmos?

    b) ¿cual es el volumen (en metros cúbicos) de una caja que mide 6*2.5*15 palmos?

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    Francisco Javier
    el 1/5/19

    1 palmos = 1/3 ft 

    1 ft = 30.48 cm = 0.3048 m

    13 palmos3 = (1/3)3 ft3 

    13 ft3 = 0.30483 m3 

    a) 

    hcaballo = 18.6 palmos * [(1/3) ft/1 palmos] * [30.48 cm/1 ft] = 188.9760 cm

    hcaballo = 188.9760 cm

    b) 

    vcaja = 6*2.5*15 = 225 palmos3 

    vcaja = 225 palmos3 * [(1/3)3 ft3/13 palmos3] * [0.30483 m3/13 ft3] = 0.2360 m3 

    vcaja = 0.2360 m3 

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    Juan Aquino
    el 30/4/19

    Hola buenos dias. Mee podrian ayudar explicandome como se hacen estos ejercicios? Soy profe de matematica quiro ayudar a un alumno 

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    Francisco Javier
    el 1/5/19

    Te resuelvo tres escogidos al azar. Con eso te debería bastar para resolver los demás. Recuerda que no se trata de que dejes un montón de problemas para que te los resuelvan; debes también brindar tu aporte.

    2. 

    Ecuación de posición:

    x = xo + v*t

    Tomando referencia el lugar de partida (xo = 0). Dicho esto:

    x = v*t

    Reemplazando valores y despejando para "v" obtienes el resuelto: 

    400 = v*50

    v = 400/50

    v = 8 m/s

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    Francisco Javier
    el 1/5/19

    6. 

    El desplazamiento será la resta de la posición final y posición inicial:

    d = xf - xo = 27 - 1.2 = 25.8 km

    d = 25.8 km

    Y la velocidad será este desplazamiento entre el tiempo que demora en recorrerlo:

    v = d/t = 25.8/0.2 = 129 km/h   

    v = 129 km/h


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    Francisco Javier
    el 1/5/19

    8. 

    Tomamos como referencia el punto x = 0. 

    El desplazamiento será la resta de la posición final y posición inicial:

    d = xf - xo = 20 - (-2) = 22 m

    d = 22 m

    El tiempo que demora en desplazarse lo obtenemos aplicando la ecuación para un MRU resolviendo para "t":

    v = d/t

    3 = 22/t

    t = 22/3

    t = 7.3333 s

    La ecuación de posición viene dada por la expresión ya vista anteriormente: 

    x = xo + v*t

    Reemplazando valores tenemos que: 

    x = -2 + 3*t 

    La ecuación de velocidad se obtiene derivando esta última ecuación con respecto al tiempo: 

    v = d/dt [x] = d/dt [-2 +3*t] = 3

    v = 3

    Estas funciones las puedes obtener usando algún graficador. Ambas son sencillas. Te dejo una imagen con ambas para que tengas una idea. La función en rojo es la de posición (x vs t) y la azul es la de velocidad (v vs t). 


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    David
    el 30/4/19


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 30/4/19

    Por favor, verifica o consulta con tus docentes por el enunciado de tu problema (observa que dice "... con una cuerda horizontal que forma un ángulo de 30° con la horizontal, ...", lo que constituye una contradicción.

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    David
    el 30/4/19

    Cuerda que forma 30 con la horizontal. Lo he considerado así.


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 2/5/19

    Establece un sistema de referencia con eje OX paralelo al suelo, con dirección y sentido positivo acordes al desplazamiento del trineo, y con eje OY vertical con sentido positivo hacia arriba (consideramos que el módulo de la aceleración gravitatoria terrestre es: g = 9,8 m/s2).

    a)

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

    Peso: P = M*g = 20*9,8 = 196 N, vertical, hacia abajo;

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

    Fuerza externa: F = 50 N, inclinada 30° con respecto al semieje OX positivo;

    Rozamiento dinámico de la pista: frdμd*N = 0,1*N, horizontal, con el sentido del semieje OX negativo.

    b)

    Observa que el peso y la acción normal tienen direcciones perpendiculares a la dirección de desplazamiento del trineo, por lo que tienes que sus trabajos son iguales a cero:

    WP = P*Δx*cos(90°) = 196*50*0 = 0,

    WN = N*Δx*cos(-90°) = N*50*0 = 0.

    Planteas la expresión del trabajo realizado por la fuerza externa, y queda:

    WF = F*Δx*cos(30°) = 50*50*√(3)/2 = 1250*√(3) ≅ 2165,064 J.

    Planteas la expresión del trabajo realizado por la fuerza de rozamiento dinámico (observa que su sentido es opuesto al sentido del desplazamiento), y queda (observa que tienes el valor del módulo de la acción normal en el inciso d):

    Wfrd = frd*Δx*cos(180°) = μd*N*Δx*cos(180°) = 0,1*171*50*(-1) = -855 J.

    c)

    Observa que, de acuerdo con la Segunda Ley de Newton, tienes que la fuerza resultante tiene la dirección y el sentido positivo del semieje OX positivo, y su expresión es:

    FR = M*a;

    luego, planteas la expresión del trabajo de la fuerza resultante, y queda:

    WFR = FR*Δx*cos(0°) = M*a*Δx*cos(0°) ≅ 20*1,310*50*1  1310 J;

    y observa que este valor se corresponde con la suma del trabajo de la fuerza externa más el trabajo de la fuerza de rozamiento dinámico.

    d)

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

    F*cos(30°) - frd = M*a,

    N + F*sen(30°) - P = 0;

    sustituyes las expresiones de los módulos de las fuerzas y de la masa del trineo, y queda:

    50*cos(30°) - 0,1*N = 20*a,

    N + 50*sen(30°) - 196 = 0, de aquí despejas: N = 196 - 50*sen(30°) = 171 N;

    luego, reemplazas este último valor remarcado en la primera ecuación, resuelves el segundo término, y queda:

    50*cos(30°) - 17,1 = 20*a, y de aquí resuelves y despejas: ≅ 1,310 m/s2.

    Luego, planteas la ecuación velocidad-aceleración-desplazamiento de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (observa que tienes que el trineo parte desde el reposo), y queda:

    v2 - vi2 = 2*a*Δx, reemplazas valores, y queda:

    v2 - 02  2*1,310*50, cancelas el término nulo, resuelves el segundo miembro, y queda:

    v2 ≅ 131, extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros, y queda:

    ≅ 11,446 m/s.

    Luego, planteas la ecuación trabajo-energía mecánica (observa que la energía potencial gravitatoria permanece constante, por lo que solamente tienes energía cinética de traslación), y queda:

    ECTf - ECTi = WFR, sustituyes expresiones, y queda:

    (1/2)*M*v2 - (1/2)*M*vi2 = 1310, reemplazas valores en el primer miembro, y queda:

    (1/2)*20*v2 - (1/2)*20*02 = 1310, resuelves operaciones entre valores numéricos, y queda:

    10*v2 - 0 = 1310, cancelas el término nulo, divides por 10 en ambos miembros, y queda:

    v2 ≅ 131, extraes raíz cuadrada positiva en ambos miembros, y queda:

    ≅ 11,446 m/s.

    Espero haberte ayudado.

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    Jairo Miguel Sevilla
    el 29/4/19

    Buenas!

         Tengo el siguiente ejercicio que no he dado con la solución.

    1.     Una lente convergente tiene un índice de refracción de 1,65 y sus radios miden 12 cm y 15 cm respectivamente si se sitúa un objeto de 4 cm de altura a 18 cm.

    ¿Cuál es el valor de la posición, tamaño características y gráficas de la imagen?


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    Antonio Silvio Palmitano
    el 30/4/19

    Consideramos un sistema de referencia con eje de posiciones OX perpendicular al plano de la lente, con origen de coordenadas en su centro óptico, y con eje de alturas OY paralelo al plano de la lente, con dirección y sentido positivo acordes a la altura del objeto luminoso.

    Observa que para este sistema de referencia tienes: 

    condición de objeto real: x > 0, y de objeto virtual: x < 0;

    condición de imagen real: y ' < 0, y de imagen virtual: y ' > 0;

    condición de imagen derecha: y ' > 0, y de imagen invertida: y ' < 0;

    condición de imagen de mayor tamaño: |y '| > |y|, de igual tamaño: |y '| = |y|, y de menor tamaño: |y '| < |y|.

    Luego, suponemos que la lente es biconvexa, por lo que tienes las coordenadas de los centros de las caras de la lente:

    c1 = -12 cm (observa que el centro de la cara más cercana al objeto luminoso está en el campo virtual (x < 0),

    c2 = 15 cm (observa que el centro de la cara más alejada del objeto luminoso está en el campo real (x > 0),

    x = 18 cm (posición del objeto luminoso real),

    x ' = a determinar (posición de la imagen),

    y = 4 cm (altura del objeto luminoso real),

    y ' = a determinar (altura de la iagen),

    n = 1,65 (índice de refracción del cristal que constituye la lente),

    y suponemos que el medio circundante es aire, cuyo índice de refracción es 1.

    Luego, planteas las ecuaciones de posición y de altura para el sistema de coordenadas que hemos definido, y queda:

    1/x ' - 1/x = (n-1)*(1/c1-1/c2),

    y '/y = x'/x;

    reemplazas valores, y queda:

    1/x ' - 1/18 = (1,65-1)*(1/(-12)-1/15) (1),

    y '/4 = x'/18 (2);

    resuelves los dos factores del segundo miembro de la ecuación señalada (1), y queda:

    1/x ' - 1/18 = 0,65*(-3/20), aquí resuelves el segundo miembro (lo expresamos en forma fraccionaria), y queda:

    1/x ' - 1/18 = -39/400, aquí sumas 1/18 en ambos miembros, y queda:

    1/x ' = -151/3600, aquí inviertes ambos miembros, y queda:

    x ' = -3600/151 cm ≅ -23,841 cm,

    que es el valor de la posición de la imagen, la que resulta ser real (x ' < 0);

    luego multiplicas por 4 en ambos miembros de la ecuación señalada (2), y queda:

    y ' = (2/9)*x ', aquí reemplazas el valor remarcado, y queda:

    y ' = (2/9)*(-3600/151), resuelves, y queda:

    y ' = -800/151 cm ≅ -5,298 cm,

    que es el valor de la altura de la imagen, la que resulta ser invertida (y ' < 0) y de mayor tamaño con respecto al objeto luminoso (|y '|>|y|).

    Queda que confecciones el diagrama de marcha de rayos luminosos.

    Espero haberte ayudado.

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