Foro de preguntas y respuestas de Física

Haz una nueva pregunta * Para dejar preguntas en el foro debes ser usuario registrado. Regístrate o inicia sesión

  • Usuario eliminado
    el 18/1/19

    ¿Cómo se haría este ejercicio?


    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Antonio Silvio Palmitano
    el 19/1/19

    Vamos con una orientación.

    1)

    Sí,

    porque si la fuerza neta aplicada sobre él tiene dirección perpendicular a la trayectoria, entonces tienes que el trabajo mecánico de la fuerza sobre el cuerpo es igual a cero, y, de acuerdo con la Primera Ley de Newton, tienes que el cuerpo permanece en reposo o se desplaza con Movimiento Rectilíneo Uniforme, por lo que sí puede desplazarse en línea recta, pero con velocidad constante.

    2)

    No,

    porque puede ocurrir que se desplace con el mismo sentido de la fuerza aplicada sobre él, como ocurre en una caída libre,

    o puede ocurrir también que se desplace con el sentido contrario a la fuerza aplicada sobre él, como ocurre en la etapa de ascenso de un tiro vertical,

    o puede ocurrir que se desplace con dirección y sentido distinto al de la fuerza aplicada sobre él, como ocurre en un tiro oblicuo (o parabólico).

    3)

    No,

    porque el módulo de la fuerza de rozamiento estático varía desde cero, cuando el cuerpo está apoyado sobre una superficie horizontal y solamente actúan sobre él fuerzas verticales,

    hasta su valor máximo (μe*N), que ocurre cuando actúa una fuerza neta horizontal sobre él que está a punto de provocar su desplazamiento.

    4)

    No,

    observa el caso del tiro oblicuo en el vacío, donde tienes que el cuerpo se desplaza siguiendo una trayectoria parabólica, pero la fuerza resultante que actúa sobre él es su peso, cuya dirección es vertical y su sentido es hacia abajo.

    Espero haberte ayudado.

    thumb_up0 voto/sflag
  • icon

    Mari Carmen Racero
    el 18/1/19

    Buenas tardes , como sería este ejercicio ? Gracias

     Un cuerpo de masa 40 kg, unido a un muelle de constante elástica 60N/m, está sumergido en un amortiguador viscoso de constante de amortiguación 10Ns/m. Determinar: a) Si el sistema oscila o no.  ,  b) En caso de que oscile, ¿Cuál es el valor de la frecuencia de oscilación?  c) El tiempo transcurrido hasta que la amplitud de la oscilación descienda al 36.8% de su valor inicial. 

    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Antonio Silvio Palmitano
    el 22/1/19

    Vamos con una orientación, que espero te resulte útil.

    Consideramos que el oscilador se desplaza con dirección horizontal; por lo que tienes que sobre él actúan la fuerza recuperadora y la fuerza viscosa, luego aplicas la Segunda Ley de Newton, y tienes la ecuación diferencial:

    -b*x' - k*x = M*x'', aquí reemplazas valores (M = 40 Kg, k = 60 N/m y b = 10 N*s/m), y queda:

    -10*x' - 60*x = 40*x'', divides por -40 en todos los términos, y queda:

    0,25*x' + 1,5*x = -x'', sumas x'' en ambos miembros, y queda:

    x'' + 0,25*x' + 1,5*x = 0 (*),

    que es una ecuación diferencial lineal, de segundo orden, con coeficientes constantes y homogénea, cuya ecuación característica es:

    r2 + 0,25*r + 1,5 = 0,

    que es una ecuación polinómica cuadrática cuyas soluciones son:

    r1 = ( -0,25-√(-5,9375) )/2 ≅ -0,125 - 1,84*i,

    r2 = ( -0,25+√(-5,9375) )/2 ≅ -0,125 + 1,84*i;

    por lo que tienes que la función posición del oscilador tiene la forma:

    x(t) A*e-0,125*t*cos(1,84*t+δ) (1),

    luego derivas, y tienes que la expresión de la función velocidad del oscilador tiene la forma:

    v(t) -0,125*A*e-0,125*t*cos(1,84*t+δ) - 1,84*A*e-0,125*t*sen(1,84*t+δ) (2);

    en las que tienes:

    A(t) = A*e-0,125*t (función amplitud de oscilación, y A(0) = A es su valor inicial y máximo),

    ω 1,84 rad/s (pulsación, o frecuencia angular, de oscilación),

    δ: fase inicial (cuyo valor depende de las condiciones iniciales).

    a) 

    Como la ecuación diferencial señalada (*) tiene soluciones complejas propiamente dichas (con parte real distinta de cero, y parte imaginaria distinta de cero), puedes concluir que el sistema oscila con amortiguamiento.

    b)

    La pulsación (frecuencia angular) de oscilación es:

    ω  1,84 rad/s.

    c)

    Tienes la condición para el instante en estudio:

    A(t) = 0,368*A(0),

    sustituyes la expresión de la función amplitud de oscilación en el primer miembro, y el valor de dicha función evaluada para el instante inicial (t = 0) en el segundo miembro, resuelves el segundo miembro, y queda:

    A*e-0,125*t = 0,368*A, divides por A en ambos miembros, y queda:

    e-0,125*t = 0,368, compones en ambos miembros con la función inversa del logaritmo natural, y queda:

    -0,125*t ≅ -1, divides por -0,125 en ambos miembros, y queda:

    ≅ 8 s.

    Espero haberte ayudado.


    thumb_up0 voto/sflag
  • icon

    carmela
    el 18/1/19

    Esto es correcto? 

    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/1/19

    Recuerda la definición de trabajo mecánico: es el producto escalar de la fuerza aplicada por el desplazamiento.

    por lo que tienes:

    W = FΔs;

    luego, planteas la definición de potencia, y queda:

    Pot = W/Δt = (FΔs)/Δt = F•(Δs/Δt) = F•v,

    por lo que tienes que la potencia es igual al producto escalar de la fuerza aplicada por la velocidad.

    Luego, debes corregir en tu desarrollo, pues tienes:

    Pot = F•v = < 5 , -5 , -2 > • < 3 , 2 , -1 >, desarrollas el producto escalar, y queda:

    Pot = 5*3 - 5*2 - 2*(-1) = 15 - 10 + 2 = 7 Watts.

    Espero haberte ayudado.

    thumb_up1 voto/sflag
  • icon

    carmela
    el 18/1/19

    Hola unicos. Como puedo plantear las ecuaciones?. Me faltan datos para todo


    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Antonio Silvio Palmitano
    el 18/1/19

    Establece un sistema de referencia con instante inicial: ti = 0 correspondiente a la llegada del esquiador al pie de la rampa, con eje OX paralelo a la rampa con sentido positivo hacia arriba, con eje OY perpendicular a la rampa con sentido positivo hacia arriba, y con origen de coordenadas en el pie de la rampa.

    a)

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

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

    Acción normal de la rampa: N, perpendicular a la rampa, hacia arriba;

    luego, aplicas la Segunda Ley de Newton, y tienes las ecuaciones (es muy conveniente que hagas un diagrama de fuerzas, y observa que α es el ángulo que forma el peso con el semieje OY negativo), y queda:

    -P*senα = M*a,

    N - P*cosα = 0;

    sustituyes la expresión del módulo del peso del esquiador, y queda:

    -M*g*senα = M*a, de aquí despejas: -g*senα = a, que es el valor de la aceleración del esquiador,

    N - M*g*cosα = 0, de aquí despejas: N = M*g*cosα, que es el módulo de la acción normal de la rampa.

    Luego, plantea las ecuaciones de posición y de velocidad de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (observa que el esquiador de desplaza en la dirección del eje OX), y queda:

    x = xi + vi*t + (1/2)*a*t2,

    v = vi + a*t,

    reemplazas datos iniciales: (xi = 0, vi = 15 m/s, g = 10 m/s2, a = -g*senα = -10*(4/50) = -0,8 m/s2), resuelves coeficientes, cancelas términos nulos, y queda:

    x = 50*t - 0,4*t2,

    v = 50 - 0,8*t;

    luego, reemplazas datos finales (x = 50 m, v = a determinar), y queda:

    50 = 50*t - 0,4*t2 (1)

    v = 50 - 0,8*t (2);

    luego, multiplicas por 10 y divides por 4 en la ecuación señalada (1), y queda:

    125 = 125*t - t2, sumas t2 y restas 125*t en ambos miembros, y queda:

    t2 - 125*t + 125 = 0, 

    que es una ecuación polinómica cuadrática cuyas soluciones son:

    1°)

    t = ( 125+√(15125) )/2  123,992 s,

    reemplazas este valor en la ecuación señalada (2), y queda:

    v ≅ 50 - 0,8*123,992 -49,193 m/s, que no tiene sentido para este problema.

    2°)

    t = ( 125-√(15125) )/2  1,008 s,

    reemplazas este valor en la ecuación señalada (2), y queda:

    v ≅ 50 - 0,8*1,008 ≅ 49,193 m/s.

    b)

    Aquí te ayudo con el planteo.

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

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

    Acción normal de la rampa: N, perpendicular a la rampa, hacia arriba;

    Rozamiento dinámico de la rampa: frd = μd*N, paralelo a la rampa, hacia abajo

    luego, aplicas la Segunda Ley de Newton, y tienes las ecuaciones (es muy conveniente que hagas un diagrama de fuerzas, y observa que α es el ángulo que forma el peso con el semieje OY negativo), y queda:

    -P*senα - frd = M*a,

    N - P*cosα = 0;

    sustituyes la expresión del módulo del peso del esquiador y el módulo del rozamiento de la rampa, y queda:

    -M*g*senα - μd*N = M*a, 

    N - M*g*cosα = 0;

    y queda que resuelvas este sistema de ecuaciones con dos incógnitas (N y a), para luego hacer el planteo cinemático del movimiento del esquiador, en forma similar al que hicimos en el inciso anterior.

    Haz el intento, y si te resulta necesario no dudes en volver a consultar.

    Espero haberte ayudado.

    thumb_up0 voto/sflag
    icon

    carmela
    el 19/1/19

    La solución que me dan para el apartado a es 12.1 m. Estamos con el tema de energías y yo lo que hice es igualar la Energía cinética de abajo con la potencial de arriba para el apartado a pero tampoco me sale. Cuando me dicen que la rampa tiene un desnivel de 4m, esa es la altura de la rampa ¿no?. Muchas gracias por tu ayuda.


    thumb_up0 voto/sflag
    icon

    Fernando Alfaro
    el 20/1/19

    Antonio se ha confundido al reemplazar el valor de la velocidad inicial. (Cosas que pasan cuando resuelves un montón de ejercicios a velocidades vertiginosas).

    Tomando g = 9.8 => a = -9.8*(4/50) = -0.78

    Y reemplazando valores, las ec (1) y (2) serian:      x(t) = -0.39t2 + 15t       y     v(t) = -0.78t + 15

    Si continuas con el razonamiento y llegas a v = 12.1 m/s

    También puedes utilizar la formula: vf2 = 2a(xf - xi) + vi2 


    Con energías:   

    Puedes pensarlo como la energía inicial, y le restas las perdidas de energía.


    Sin rozamiento:   Ecf = Eci - ΔEpg = Eci - (Epgf - Epgi)

    ½mvf2 = ½mvi2 - (mghf - mghi) => ½mvf2 = ½mvi2 - mghf + mghi  => ½vf2 = ½vi2 - ghf + ghi    =>     ½vf2 = ½vi2 - g(hf + hi)  =>  vf2 = vi2 - 2g(hf + hi)  =>

     vf√( vi2 - 2g(hf + hi))

    Sustituyendo datos:

    vf = √(152 - 2*9.8*(4+0)) = √(225 - 2*9.8*4) =  √(225 - 78.4) = √146.6 = 12.1 m/s


    Con rozamiento: Ecf = Eci - ΔEpg - Wr       

    (Formalmente sería + Wr , y realizando las cuentas daría un W negativo, pero puedes considerar el valor absoluto de Wr y restarlo a la Eci)

    Simplificando el termino ΔEpg haciendo Epgi = 0 


    Ecf = Eci - Epgf - Wr

    Wr = Fr Δx = µN Δx = µ mg cos(α) Δx     

    Nota que α es el ángulo del plano inclinado. No es el ángulo entre F y Δx. Estoy suponiendo el valor absoluto de Wr. A su vez, g es el modulo de g.


    ½mvf2 = ½mvi2 - mghf - μ mg cos(α) Δx = ½mvi2 + mg (-hf - μ cos(α) Δx) => ½vf2 = ½vi2 + g(-hf - μ cos(α) Δx) =>  vf2 = vi2 + 2g(-hf - μ cos(α) Δx) =>

     vf = (vi2 + 2g(-hf - μ cos(α) Δx))

    cos(α) = cos(arcsen(4/50)) ≅ 0.997 


    Reemplazando valores:

    vf = (152 + 2*9.8(-4 - 0.1*0.997*50)) = (225 + 2*9.8(-4 - 4.98)) = (225 + 2*9.8(-8.98)) =  (225 + (-176.1) = √48.9 = 6.99 m/s 


    thumb_up0 voto/sflag
  • icon

    carmela
    el 18/1/19

    Buenos dias. Cuál es el ángulo? No lo veo. Gracias 

    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Raúl RC
    el 18/1/19

     Hola! La planta experimentará una aceleración adicional por crecer sobre la plataforma giratoria. Esta aceleración es la centrípeta ac

    ac
    ω2·r=(2πf)2·r


    La otra aceleración que experimenta es de la gravedad. 
    g = 9.81 m/s2

    Estas son las componentes horizontal y vertical respectivamente de la aceleración total. Entonces el ángulo que forma con la vertical es: 

    tg (θ) = ac/g 

    Solamente te faltaría sustituir datos y despejar ;)

    thumb_up0 voto/sflag
  • icon

    Sara
    el 17/1/19

    Buenas noches, en la siguiente cuestión no se como interpretar las fuerzas que actúan sobre la caja escribiéndolas de forma vectorial:

    Una caja de masa de 50 kg es tirada por una cuerda que forma un ángulo de 40º con la horizontal (F1=40N), a su vez es sometida a una fuerza que ejerce un hombre que tira de ella con una fuerza de 40N en dirección horizontal, en sentido avance F2.

    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Francisco Javier Tinoco Tey
    el 17/1/19

    Espero que te ayude, un saludo ;)

    thumb_up0 voto/sflag
  • icon

    Marina
    el 17/1/19

    ¿Podrían ayudarme con este ejercicio por favor? Muchas gracias


    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Fernando Alfaro
    el 18/1/19

    Asumiré: sen, cos y tg como sen(α), cos(α), y tg(α) respectivamente, siendo α el angulo de salida respecto a la horizontal y la velocidad inicial v0 simplemente como v

    Origen de coordenadas: por la vertical que pasa por el cañón al nivel del mar.

    Ox positivo hacia el navío, Oy psitivo hacia arriba.


    x(t) = v cos t + x0     =>   t = (x(t) - x0)/(v cos)    => t = Δx/(v cos)

    y(t) = ½gt2 + v sen t + y0   => y(t) - y0 = ½gt2 + v sen t  =>   Δy = ½gt2 + v sen t


    Δy = ½g(Δx/(v cos))2 + v sen (Δx/(v cos)) = gΔx2 /(2v2)    1/cos2   +  Δx tg  =  gΔx2 /(2v2)  (1 + tg2 ) +  Δx tg   =  gΔx2 /(2v2) +  gΔx2 /(2v2)  tg2   +  Δx tg 


    Re ordenando e igualando a 0:

    gΔx2/(2v2)  tg2  +  Δx tg  +  gΔx2 /(2v2)  - Δy = 0 


    Llamaremos:

    gΔx/ (2v2) = a                =>  a = -9.8*(1254)/ (2*(300)2 ) = -85.61

    Δx = b                               =>  b = 1254                            ( x0 = 0    ,  xf = 1254  )

    gΔx2 / (2v2)  - Δy = c        =>  c = a + 35 = -50.61           ( y0 = 35 ,   yf = 0    => Δy = -35)


    a tg2 + b tg + c = 0  =>  tg = (-b ±√(b2 - 4ac))/(2a) =>   tg = (-1254±1247.07)/(-171.23)     => tg1 = 0.0405     tg2 = 14.61

    =>   α1 = arctan(0.0405) = 2.32°    y   α2 = arctan(14.61) = 86.08°


    Tiempo de vuelo para α1 :

    y(t) = ½gt2 + v sen(α1) t + y0 = 0    =>   t1 = -1.71 s  ,    t2 = 4.18 s

    =>    t = 4.18 s


    Tiempo de vuelo para α2 :

    y(t) = ½gt2 + v sen(α2) t + y0 = 0   => t1 = -0.117 s  ,      t2 = 61.2

     => t = 61.2 s


    thumb_up0 voto/sflag
  • icon

    carmela
    el 17/1/19

    Hola únicos. Como puedo hallar la velocidad del segundo elefante y la aceleración tangencial q la solución dice q es 0 y no entiendo por qué

    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Fernando Alfaro
    el 17/1/19

    aT = αR     ,    aN = ω2 R   ,    a = √(aN2 + aT2)          Adicionalmente:   v = ωR


    Ten en cuenta los movimientos uniformes son un caso particular del movimiento uniformemente variado con aceleraciones = 0. Aceleraciones angulares = 0 para el caso e los movimientos circulares, y aceleraciones lineales = 0 para el caso de los movimientos rectilíneos. Prueba sustituir en las formulas de MUV aceleraciones iguales a 0 y veras que te quedan las formulas de los MU


    Las aceleraciones del primer elefante son:       

    a1T = α1R = 0*2 0  m/s2        

    a1N = ω12R = 22 *2 = 8 m/s2 

    a1 = √(02 + 82 ) 8 m/s2 

    v1 = 2*2 = 4 m/s


    Las aceleraciones del segundo elefante dependerán del tiempo.

    (Si la pregunta es las aceleraciones en un cierto valor de t, entonces sustituyes el valor de t en las formulas y operas).

    a2T  = α2R = 1*2 = 2 m/s2 

    a2N ω22R = (α2t)2 R = (1/2)2 t2 *2 = ¼*2*t2 ½t2   m/s2 

    a2 = √(22 + (½t2)2√(4 + ¼t4 ) m/s2 

    v2 ω2R = (α2t)R = 1*2*t = 2t m/s


    thumb_up0 voto/sflag
    icon

    carmela
    el 18/1/19

    muchas gracias Fernando

    thumb_up1 voto/sflag
  • icon

    Yolanda
    el 17/1/19

    Hola, por favor necesito que me echeis un cable con este problema. No sé como hacerlo . ¿No deberia darme el dato del tiempo?

    "Un automóvil de 1500 kg circula a 108 km/h. ¿Qué fuerza tendrían que ejercer los frenos para detener el 

    coche en 100 m? Considerar despreciable el rozamiento."

    Gracias!!

    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Fernando Alfaro
    el 17/1/19

    Asumo un movimiento en un plano horizontal.

    Suponiendo fuerzas o aceleraciones constantes, es decir, MRUV, puedes utilizar la formula: vf2 - vi2 = 2a(xf - xi)


    Despejando la aceleración a:

    (vf2 - vi2)/(2(xf - xi)) = a


    xi = 0 m    ,   xf = 100 m      ,    vi = 108 km/h = 30 m/s   ,      vf = 0 m/s 


    Sustituyendo datos.

    a = (0 - 302)/(2*(100 - 0)) = -900 /200 = -4.5 m/s2    (el sentido negativo indica que es una desaceleración)


    Y por tanto F deberá ser:

    F = ma = 1500*(-4.5) = -6750N  


    thumb_up0 voto/sflag
  • icon

    Marina
    el 17/1/19
    flag

    Hola me gustaría saber cuál es mi fallo al despejar en este ejercicio de cinemática, un movimiento parabólico. Fallo al despejar y no se cómo acabarlo, si alguien es tan amable de ayudarme a terminarlo, mil gracias.

    replythumb_up0 voto/sflag
    icon

    Fernando Alfaro
    el 17/1/19

    Cuál es el enunciado? Qué te piden hallar y cuáles son los datos?

    thumb_up0 voto/sflag