FISICA GENERAL

100413A_224

TRABAJO COLABORATIVO UNIDAD 2. PROFUNDIZACION MECANICA

ELABORADO POR:

GIOVANNY CORREA CHAVEZ

PRESENTADO A

ING GILMA PAOLA ANDRADE

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

CALI-VALLE

Tema 1: Energía de un sistema

6. El lanzador de bola en una máquina de pinball tiene un resorte con una constante de fuerza de 1.20 N/cm (figura P7.57).La superficie sobre la que se mueve la bola está inclinado 10.0°respecto de la horizontal. El resorte inicialmente se comprime5.00 cm. Encuentre la rapidez de lanzamiento de una bola de100 g cuando se suelta el émbolo. La fricción y la masa del émbolo son despreciables.

El trabajo total (Wt) = energía cinetica final (Kf) – energía cinetica inicial (Ei)

Variables:

Masa bola: 100 g

Convertimos a kg = 100g * 1kg1000g

=0.1kg

Resorte fuerza constanteK= 1.20 N/cm

Compresion del resorte

5 cm = 5cm *1m100cm

=0.05m

Calculo de altura de la bola

Al soltar la bola se ejercen 2 energias:

Energía cinetica: KE = 0.5 * m * V 2

KE = 0.5 * 0.1 * V 2 = 0.05 *V 2

Energia potencial: Ep = m.g.h

Ep= 0.1 * 9.8 * 0.05 * sen 10°

Ep= 0.1 * 9.8 * 0.05 * 0.174 = 0.0085

Ahora la energía total:

Em = Ep + KE

Em = 0.0085+0.05* V 2 = 0.15

Despejamos V para hallar la rapidez del lanzamiento:

V = √ ( (0.15−0.0085 )÷0.05 )=1.68m / s

La rapidez de lanzamiento equivale a 1.68 m/s

Tema 2: Conservación de la energía

9. El coeficiente de fricción entre el bloque de 3.00 kg y la superficie en la figura P8.19 es 0.400. El sistema parte del reposo. ¿Cuál es la rapidez de la bola de 5.00 kg cuando cae 1.50 m?

Variables:

Fuerza de rozamiento= 0.400 μ

M1= masa 1 = 3 kg

M2 = masa 2 = 5kg

A= aceleración

G = gravedad = 9.8 m

s2

H = altura = 1.50 m

V = velocidad =

T = tension entre masa 1 y masa 2

Masa 1

T-froz=m1.a

Hallamos froz

froz= μ∗m1∗g

froz= 0.4*3kg*9.80 m/s2= 11.76 N

Entonces:

Aplicamos la igualdad

1. T – 11.76N = 3kg *a

Masa 2

M2 * g –T= m2 * a

5kg * 9.80 m/s2 – T = 5Kg * a

49N – T = 5 Kg * a

Hallamos aceleración de todo el sistema aplicando igualdades

T - 11.76N + 49N - T = 3kg * a + 5kg * a

37.24 N = 8kg * a

a = 37.24 N ÷ 8 kg

a = 4.65 m/s2

Calculo de la rapidez de la bola de 5kg

V = √2∗a∗h = √(2∗4.65∗1.5) = 3.74 m/s

La rapidez de la bola de 5.00 kg cuando cae 1.50 m es de 3.74 m/s

Tema 3: Cantidad de movimiento lineal y colisiones13. Una bola de billar que se mueve a 5.00 m/s golpea una bola fija de la misma masa. Después de la colisión, la primera bola se mueve, a 4.33 m/s, en un ángulo de 30.0° respecto de la línea de movimiento original. Si supone una colisión elástica (eignora la fricción y el movimiento rotacional), encuentre lavelocidad de la bola golpeada después de la colisión.

R//Velocidad de la bola 1

V 1x=5m / s

Velocidad de la bola 2 en estado de reposo:

V 2b=0m/ s

m = masa de las bolas

Cantidad de movimiento en eje x antes del choque:

V 1 ix=5ms

V 2 ix=0m /s

.Pix=5∗m

Cantidad de movimiento en eje x despues del choque:

V 1 fx=4.33∗cos30 °

V 2 fx=V 2 f∗cosβ

Pfx=m∗4.33∗cos30 °+mV 2 f∗cos β

Pfx=m ¿

Las masas son iguales pero al desconocer su valor solo tomaremos el valor m y lo igualo a =1

Aplicamos el principio de conservación de energía en el eje x:

Pix=Pfx

5∗m=m(3.750+V 2 f∗cos β )

5=3.750+V 2 f∗cos β

V 2 f∗cos β=5−3.75

V 2 f∗cos β=1.25m /s

Movimiento en el eje Y antes del choque:

V 1 iy=0

V 2 iy=0

Pix=0

Movimiento en el eje Y despues del choque

V 1 fy=4.33∗sen30 °

V 2 fy=V 2 f∗senβ

Pfy=m∗V 1 f∗sen30 °+m∗V 2 f∗sen β

Pfy=m(4.33∗0.5+v 2 f∗sen β )=m(2.165+v 2 f∗sen β )

Aplicamos el principio de conservación de energía en el eje Y

Piy=Pfy

0=m(2.165+2Vf∗sen β)

0=2.165+2Vf∗sen β

2Vf∗sen β=−2.165

Dividimos ecuación en el eje Y entre ecuación del eje X

v 2 f∗sen βv 2 f∗cos β

=−2.1651.25

tan β=−1.732

β=arctan (−1.732 )=−60 °

Ahora hallamos la velocidad final de la bola en reposo:

v2f cos β = 1,25 m/s

V 2 f= 1.25cos β

= 1.25cos (−60)

=1.250.5

=2.5m / s

Tema 4: Breve estudio de la Presión:19. Una pelota de ping pong tiene un diámetro de 3.80 cm y una densidad promedio de 0.084 0 g/cm3. ¿Qué fuerza se requiere para mantenerla completamente sumergida bajo el agua? R //

Variables:

Densidad del agua dA: 1000kg /m3

Gravedad (g): 9.8m / s2

Diámetro: 3.8 cm

Radio (r): 3.8cm2

=1.9 cm=0.019m

Densidad: 0.084 g/cm3=84kg /m3

Volumen de la pelota

Trabaje notación científica para representar los valores decimales y pequeños

V= 43π R3 =

43∗3.14∗0.0193=1.3∗3.14∗(1.90 x 10−2 )3=28.73 x 10−6m3

Masa de la pelota:

M = v*d = 28.73 x10−6∗84=2.413 x 10−3 kg

El Principio de Arquímedes nos indica que “todo cuerpo sumergido dentro de un fluido experimenta una fuerza ascendente llamada empuje, equivalente al peso del fluido desalojado por el cuerpo”.

Hallamos el peso que sumerge a la pelota:

P = m*g = 2.413∗10−3∗9.81=23.7 x 10−3N peso hacia abajo

Empuje de Arquímedes (intento de flotar)

Fa = V *dA * g = 28.73 x10−6∗1000∗9.81=281.9x 10−3N peso hacia arriba

La fuerza que necesitamos para sumergir constantemente la pelota es la diferencia entre las dos fuerzas de sumergido y empuje

F = Fa – P = (281.9−23.7)x 10−3=258.2 x10−3N=0.2582N

Se requiere de 0.2582 N para mantener la pelota sumergida

Tema 5: Dinámica de Fluidos:24. A través de una manguera contra incendios de 6.35 cm de diámetro circula agua a una relación de 0.012 m3/s. La manguera termina en una boquilla de 2.20 cm de diámetro interior. ¿Cuál es la rapidez con la que el agua sale de la boquilla? R//

Caudal Q es = área * velocidad

Q = A * v = 0.0120 m3/s

Buscamos área para hallar la velocidad

A = π∗r2

A = 3.14 * ¿

A= 3.8 m2

Con el área hallamos la rapidez del agua saliendo de la boquilla

Q= A * v

V = Q /A

V = 0.0120m3

s÷3.8 x 10−4 m2 = 31.57 m/s

La rapidez del agua al salir de la boquilla propuesta es de 31.57 m/s

BIBLIOGRAFIA

Serway, R. A., & Jewett Jr., J. W. (2008 Física para ciencias e ingenierías Vol. 1 Recuperado el 22 de septiembre de 2015 de: http://www.cec.uchile.cl/~vicente.oyanedel/libros/serway.pdf

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