Proyecto finalMauricio España Fisica Instituto IACC 26 de Marzo 2018 Desarrollo Respuesta Nº 1 1. Dos pesas de 10 N y 15 N respectivamente están unidas por una cuerda ideal que pasa por dos poleas ideales. La pesa de 15 N descansa sobre una báscula y el sistema está en equilibrio. ¿Qué lectura indica la báscula? (1 punto) Tensión = peso de 10 N ↑ ∞ ↓ ↑ peso de 15 N Normal de la báscula Equilibrio de fuerzas => 10N = 15N - Normal => Normal = 15N - 10N => Normal = 5N Ahora bien, pensando que la b[ascual da una lectura en kg, quiere decir que Lectura = 5N / g = 5N / 9,8 m/s^2 = 0,51 kg Respuesta: 0,51 kg, que es equivalente a 5N Respuesta Nº 2.- Dos pesas de 10 N se encuentran suspendidas a cada lado de una cuerda que pasa por dos poleas ideales. Si en el medio de la cuerda se inserta un dinamómetro ¿cuánto indicará? Se aplica varias veces el principio de acción y reacción. El dinamómetro indicará 10 N Respuesta Nº 3.- Dos cuerdas tiran de un bloque de concreto tal como se muestra en la figura. Considerando el valor de las fuerzas que ahí se indican y considerando que el bloque tiene una masa de m = 12 kg, determine si las cuerdas son o no capaces de levantar el bloque. (Ayuda: si la componente y de la sumatoria total de fuerzas es positiva el bloque sube, si es negativa el bloque baja). Entregue los cálculos completos y la argumentación de su respuesta. ∑Fuerzas Resultante = F1 + F2 - F3 |F1| = √(16)^2 + (45)^2 → |F1| = 47,76 N |F2| = √(32)^2 + (24)^2 → |F2| = 40 N FuerzaResult = 47,76 N + 40 N - (5 kg)(10 m/s^2) FuerzaResult = 47,76 N + 40 N - 50 N FuerzaResult = 37,76 N Resouesta Nº 4.- Una onda transversal viaja en una cuerda hacia la derecha. ¿Cuál de las siguientes no es transportada por la onda? Respuesta la Masa, por que las ondas transportan energía, información y Momentum. Respuesta Nº 5 Entre las siguientes propiedades de una onda armónica, la única que no depende de las demás es: (1 punto) La velocidad. Respuesta Nº 6.- El sonido no puede propagarse en: (1 punto) El vacio, Por que el vacio no cuenta con los medios para que se pueda propagar, no cuenta con los medios de trasporte. Respuesta Nº 7.- Cuando la luz viaja no lleva nada consigo más que oscilaciones de campo: (1 punto) A.- Electrico y magnetico. Respuesta Nº 8.- La energía cinética es proporcional al cuadrado de la velocidad. D.- Aumenta cuando se le aplica una fuerza. Respuesta Nº9.- D.- El trabajo que realiza sobre un cuerpo es independiente de la trayectoria. Respuesta Nº 10. Punto A 1 1 m 1 m2 Energía cinética inicial: Ki = mvi2 = ∗ 480 kg (1 s ) 2 = 2 ∗ 480 kg ∗ 1 = 240 J 2 2 s2 m Energía potencial inicial: Ui = mgh1 = 480 kg ∗ 9,8 ∗ 12 m = 56448 J s2 1 1 Energía cinética final: Kf = mvf 2 = ∗ 480 kg vf 2 = 240 kg vf 2 2 2 m Energía potencial final: Uf = mghf = 480 kg ∗ 9,8 s2 ∗ 4,9 m = 23049,6 J Teniendo estos cálculos se podrá plantear la ecuación de conservación de energía: Ei = Ef Ki + Ui = Kf + Uf Reemplazamos los valores: 240 J + 56448 J = 240 kg vf 2 + 23049,6 J Esto implica que: 240 J + 56448 J − 23049,6 J = 240 kg vf 2 33638,4 J = 240 kg vf 2 Despejamos vf y se obtiene lo siguiente: 33638,4 J J vf 2 = = 140,16 240 kg kg J m vf = √140,16 kg = 11,8 s Ahora aplicaremos los mismos términos para los puntos B y C: Punto B 1 1 m 1 m2 Energía cinética inicial: Ki = mvi2 = ∗ 480 kg (1 s ) 2 = 2 ∗ 480 kg ∗ 1 = 240 J 2 2 s2 m Energía potencial inicial: Ui = mgh1 = 480 kg ∗ 9,8 ∗ 12 m = 56448 J s2 1 1 Energía cinética final: Kf = mvf 2 = ∗ 480 kg vf 2 = 240 kg vf 2 2 2 m Energía potencial final: Uf = mghf = 480 kg ∗ 9,8 ∗ 1,8 m = 8467,2 J s2 Ahora la ecuación de conservación de energía: Ei = Ef Ki + Ui = Kf + Uf Reemplazamos los valores: 240 J + 56448 J = 240 kg vf 2 + 8467,2 J Esto implica que: 240 J + 56448 J − 8467,2 J = 240 kg vf 2 48220,8 J = 240 kg vf 2 Despejamos vf y se obtiene lo siguiente: 48220,8 J J vf 2 = = 200,92 240 kg kg J m vf = √200,92 kg = 14,17 s Punto C 1 1 m 1 m2 Energía cinética inicial: Ki = mvi2 = ∗ 480 kg (1 s ) 2 = 2 ∗ 480 kg ∗ 1 = 240 J 2 2 s2 m Energía potencial inicial: Ui = mgh1 = 480 kg ∗ 9,8 ∗ 12 m = 56448 J s2 1 1 Energía cinética final: Kf = mvf 2 = ∗ 480 kg vf 2 = 240 kg vf 2 2 2 m Energía potencial final: Uf = mghf = 480 kg ∗ 9,8 ∗ 9,9 m = 46569,6, J s2 Ahora la ecuación de conservación de energía: Ei = Ef Ki + Ui = Kf + Uf Reemplazamos los valores: 240 J + 56448 J = 240 kg vf 2 + 46569,6, J Esto implica que: 240 J + 56448 J − 46569,6, J = 240 kg vf 2 10118,4 J = 240 kg vf 2 Despejamos vf y se obtiene lo siguiente: 10118,4 J J vf 2 = = 42,16 240 kg kg J m vf = √42,16 = 6,49 kg s Respuesta Nº11 d. El contenido de azúcar de la clásica hace que su densidad sea mayor. Respuesta Nº 12 12. El río Amazonas en su parte baja tiene un caudal promedio de aproximadamente Q = 3 000 000 [m3s]. A partir de este dato determinar la velocidad del río en los siguientes tres puntos en esa zona: Punto 1 Ancho 2000 [m] Profundidad promedio 210 [m] Punto 2 Ancho 3900 [m] Profundidad promedio 240 [m] Punto 3 Ancho 5600 [m] Profundidad promedio 310 [m] Resolución matemática: m3 Se sabe que el caudal es de 3000000 [ ] , además de poseer el ancho y la profundidad de los puntos a calcular, pero s no se sabe la velocidad que posee. La fórmula que ocuparemos para determinar el área por donde pasa el río en los distintos puntos es a siguiente: A=d∗h Reemplazamos los valores: A = 2000 m ∗ 210 m = 420000 m2 , área del primer punto. A = 3900 m ∗ 240 m = 936000 m2 , área del segundo punto. A = 5600 m ∗ 310 m = 1736000 m2 , área del tercer punto. Ahora que ya sabemos el área de cada punto debemos determinar la velocidad. Para realizar esta operación necesitamos una fórmula, ya que poseemos el caudal del rio amazonas y el área del mismo. La fórmula a utilizar será a siguiente: Q v= A Reemplazamos lo valores y obtenemos lo siguiente: Primer punto: m3 3000000 v= s 420000 m2 m v = 7,14 s Segundo punto: m3 3000000 v= s 936000 m2 m v = 3,20 s Tercer punto: m3 3000000 v= s 1736000 m2 m v = 1,72 s Respuesta Nº 13.- c. Se encuentran en equilibrio térmico. Respuesta Nº14 Grados Celsius = Grados Kelvin – 273,15° K. Se reemplazan los valores y obtenemos lo siguiente: Grados Celsius = 350° K – 273,15° K. Grados Celsius = 76,15 ° C Al realizar la conversión se observa que le agua se encuentra en estado líquido, ya que el agua se congela a los 0° C y se evapora a los 100° C. Respuesta Nº 15 b. Calentando. Respuesta Nº 16 b. 𝑄 es el calor cedido por el sistema y 𝑄 el trabajo efectuado por el sistema. Respuesta Nº 17 Se utilizará la siguiente fórmula para desarrollar este ejercicio: Q + W = c ∗ m ∗ ∆T Reemplazamos los valores y nos queda lo siguiente: (no hay flujo de calor por lo tanto nos queda de la siguiente manera la fórmula) W = c ∗ m ∗ ∆T J W = 4190 ∗ 20 kg ∗ ( 34° C − 20°C) kg ∗ °C W = 4190 J ∗ 20 ∗ 14 W = 1173200 J Respuesta Nº 19 Primero se resolverá la resistencia en paralelo que se ubica a mano izquierda de la pantalla: 1 1 1 1 = + + RT R1 R 2 R 3 Ahora reemplazamos los valores y obtendremos lo siguiente: 1 1 1 1 = + + RT R1 R 2 R 3 1 1 1 1 = + + RT 3Ω 3Ω 3Ω Ω 1 1 1 = + + RT 3 3 3 Ω = 0,3 + 0,3 + 0,3 RT Ω = 0,9 RT 1 RT = Ω 0,9 R T = 1, 1Ω Ahora se resolverá la resistencia en paralelo de la mano derecha de la pantalla: 1 1 1 = + RT R1 R 2 1 1 1 = + RT 3Ω 3Ω Ω 1 1 = + RT 3 3 Ω = 0,3 + 0,3 RT Ω = 0,6 RT 1 RT = Ω 0,6 R T = 1,6 Ω Ahora lo que obtenemos es 2 resistencias en serie, por ende se resolverá de la siguiente manera: R T = R1 + R 2 Ahora reemplazamos los valores y obtendremos lo siguiente: R T = R1 + R 2 R T = 1,1Ω + 1,6Ω R T = 2,7 Ω Ahora bien una vez obtenida la resistencia total de circuito se debe de analizar la corriente. Para realizar este proceso se debe de utilizar a siguiente fórmula: V=I∗R En este caso la resistencia se encontrará representada por 2,7 Ω. Ahora reemplazamos los valores y obtendremos lo siguiente: V= I∗R 12 V = I ∗ 2,7 Ω 12 V I= 2,7 Ω I = 4,4 A Respuesta Nº20 R T = R1 + R 2 + R 3 Ahora reemplazamos los valores y obtendremos lo siguiente: R T = R1 + R 2 + R 3 R T = 1Ω + 3Ω + 5Ω R T = 9Ω