FÍSICA GENERAL

UNIDAD 2

ANÁLISIS

REALIZADO POR

DAVINSON AGUIRRE RODRIGUEZ

CODIGO

1032380879

GRUPO

100413_208

PRECENTADO AL TUTOR

EDSON DANIEL BENITEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

FISICA GENERAL 100413A_220TECNOLOGUÍA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL

CEAD ZCSUR pasto

8 de Abril de 2015

PROBLEMAS ESCOGIDOS

Tema 1: Energía de un sistema

Problemas tomados del libro de (Serway&Jewett Jr., 2008)

Problema 3Cuando un objeto de 4.00 kg cuelga verticalmente en cierto resorte ligero descrito por la ley de Hooke, el resorte se estira 2.50 cm. Si se quita el objeto de 4.00 kg, a) ¿cuánto se estirará el resorte si se le cuelga un objeto de 1.50 kg? b) ¿Cuánto trabajo debe realizar un agente externo para estirar el mismo resorte 4.00 cm desde su posición sin estirar?

Tema 2: Conservación de la energía

Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)

Problema 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?

Tema 3: Cantidad de movimiento lineal y colisiones

Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)

Problema 11

Una bola de 0.150 kg de masa se deja caer desde el reposo a una altura de 1.25 m. Rebota en el suelo para alcanzar una altura de 0.960 m. ¿Qué impulso le da el piso a la bola?

Tema 4: Breve estudio de la presión

Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)

Problema 16

Una mujer de 50.0 kg se equilibra sobre un par de zapatillas con tacón de aguja. Si el tacón es circular y tiene un radio de 0.500 cm, ¿qué presión ejerce sobre el piso?

Tema 5: Dinámica de fluidos

Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)

Problema 22

Un avión cruza a una altura de 10 km. La presión afuera de la cabina es 0.287 atm; dentro del compartimiento de pasajeros, la presión es de 1.00 atm y la temperatura es de 20°C. En el sello de una de las ventanas del compartimiento de pasajeros ocurre una pequeña fuga. Represente el aire como un fluido ideal para encontrar la rapidez de la corriente del aire que circula a través de la fuga.

ANÁLISIS

Desarrollo del ejercicio inicialmente propuesto Desarrollo del ejercicio con los valores iniciales modificados

Tema 1: Problema 3

Cuando un objeto de 4.00 kg cuelga verticalmente en cierto resorte ligero descrito por la ley de Hooke, el resorte se estira 2.50 cm. Si se quita el objeto de 4.00 kg, a) ¿cuánto se estirará el resorte si se le cuelga un objeto de 1.50 kg? b) ¿Cuánto trabajo debe realizar un agente externo para estirar el mismo resorte 4.00 cm desde su posición sin estirar?

Solución:

Formula F=K.X

Pasar cm a metros X=CM100

=M

Pasar Kg a Newton =kg.9,8=N

Determinar la constante K =FX

= nm

Datos Conocidos

F=4kg y 1,50kg

X=2,50cm y 4,0cm

Resolvemos Determinamos la constante de elasticidad, para dar solución a los demás puntos, para ellos debemos llevar kg a Newton y cm a metros.

N=4*9,8=39,2N

M=2,5/100=0,025m

Constante

F=K . X→K= fx→K= 39,2N

0,025m=1568N /m

a) ¿Cuánto se estirará el resorte si se le cuelga un objeto de 1.50 kg?

De un resorte se cuelga un objeto cuya fuerza es de 20N, el resorte se estira 7 cm.a) ¿Determine la constante?b) ¿Cuánto se estira el resorte si aplicamos una fuerza de 50N?c) ¿Cuánta fuerza debemos aplicar para que el resorte se estire 20cm?

solución:

Datos conocidosF=20N Y 50NX= 7CM Y 20CM

Como podemos observar la fuerza la tenemos en Newton, no es necesario hacer la conversión.

Resolviendo

Pasamos cm a metrosM=7/100=0,07MM=20/100=0,2M

Constante

F=K . X→K=FX→K= 20N0,07M

=285,71NM

F=K . X→X=FK→50N

285,71N /M=0,175M

0,175*100=17,5CM

Tenemos que con una fuerza de 50N el resorte se estira 17,5cm,

Cuanta fuerza debemos aplicar para que el resorte se estire 20cm,Para esto trabajamos en metros, tenemos

Trabajamos en Newton sobre metros

N=1.50 * 9,8 = 14,7 N

Para hallar cuanto se estira el resort utilizamos la formula

F=K . X→K= fx→K= 39,2N

0,025m=1568N /m

Lo que está multiplicando pasaría a dividir la x Tenemos

F=K . X→X= FK→

14,7N1568N /m

=0,009375m

Ahora pasamos metros a centímetros

0,009375*100=0,9375cm

Por lo tanto tenemos que el resorte se estira 0,9375cm al colgarle un objeto de 1.50 kg

b) ¿Cuánto trabajo debe realizar un agente externo para estirar el mismo resorte 4.00 cm desde su posición sin estirar? Primero pasamos cm a metros

M=4,00 / 100 = 0,04m

𝐹=𝐾.𝑋→𝐹=1568∗0,04=62,72𝑁

Ahora pasamos Newton a Kg

kg=62,729,8

=6,4kg

Por lo tanto tenemos que el trabajo que debe realizar un agente externo para estirar el mismo resorte de 4.00 cm desde su posición sin estirar es de 6,4kg

que 20cm =0,2mF=K . X→F=285,71∗0,2M=57,142N

57,142N9,8

=5,83kg para que el resorte se estire 20cm debemos aplicar una fuerza de 57,142N

Tema 2: Problema 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 a 1.50 m?

Formula

w−fr=(m1+m 2 )∗a

v=√(2∗a∗h)

Resolvemos

a=w− frm1+m 2

La variable w = F * d = (m * g), como tenemos 2 masas procedemos a remplazar en la formula con m1 y m2.

a=(5∗9.8−3∗9.8∗0.4 )

(3+5)=4.655m /s2

Procedemos a remplazar los valores en la fórmula1

v=√(2∗a∗h)

v=√(2∗4.655m /s 2∗1.50m)=3.97697m /s

3.97697m /s=3.74 M /s

Por lo tanto tenemos que la rapidez de la bola de 5.00 kg cuando cae 1.50 m es de 3.74 m/s.

Tema 3: Problema 11

Una bola de 0.150 kg de masa se deja caer desde el reposo a una altura de 1.25m. Rebota en el

suelo para alcanzar una altura de 0.960 m. ¿Qué impulso le da el piso a la bola?

Para resolver este problema utilizamos las siguientes formulas:

Fórmula para hallar la velocidad a la que la pelota choca en el suelo:

¿

Fórmula para hallar la velocidad a la que la pelota rebota en el suelo:

¿

Fórmula para hallar el impulso que le da el piso a la pelota:

∆ p=p f−p1=m∗v f 1−m∗v f 2

Teniendo estas fórmulas procedemos a remplazar los valores

¿

¿

v f 1=√2∗9.8mseg

∗1.25m=¿√24.5m / seg=¿4.9497m / seg¿¿

v f 1=−4.9497mseg

Por lo tanto tenemos que Cuando la pelota se desplaza hacia abajo se asume que el valor es negativo.

¿

0=¿

v i2=√2∗9.8mseg

∗0.96m=¿√ 18.816mseg

=¿ 4.3377mseg

¿¿

∆ p=p f−pi=m∗v f 1−m∗v i2

∆ p=(0.15m∗4.3377mseg )−(0.15m∗(−4.9497

mseg ))

∆ p=(0.6506 )−(−0.7424)

∆ p=0.6506+0.7424

∆ p=1.393kg∗mseg

Tema 4: Problema 16

Una mujer de 50.0 kg se equilibra sobre un par de zapatillas con tacón de aguja. Si el tacón es circular y tiene un radio de 0.500 cm, ¿qué presión ejerce sobre el piso?

Solución

W=m*g

w=50kg∗9.8m/ se g2

w=490Newton

A=π∗r2

A=3.1415¿¿

A=7.853 9¿103m2

P=F / A

P=490Newton

7.8539∗1 0−3m2=62389∗103 Newton/m2

p=6.2389Newton/m2

Tema 4: Problema 16

Una mujer de 85 Kg se equilibra sobre un par de zapatillas con tacón de aguja. Si el tacón es circular y tiene un radio de 0.750 cm, ¿Qué presión ejerce sobre el piso?

Solución:

W=m∗g

w=85kg∗9.8m /se g2

w=833Newton

A=π∗r 2

A=3.1415∗¿

A=1.7670∗103M 2

P=833Newton1 .7670∗10−3M 2=47142∗103N /M 2

P=47142N M 2

𝑃=47142 𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛/𝑚2

Tema 5: Problema 22

Un avión cruza a una altura de 10 km. La presión afuera de la cabina es 0.287 atm; dentro del compartimiento de pasajeros, la presión es de 1.00 atm y la temperatura es de 20°C. En el sello de una de las ventanas del compartimiento de pasajeros ocurre una pequeña fuga. Represente el aire como un fluido ideal para encontrar la rapidez de la corriente del aire que circula a través de la fuga.

Para solucionar este problema utilizamos esta fórmula:

p1+ 12 pv12

+ pgy 1=p2+ 12 pv22

+ pgy 2

Solución

1atm+0+0=0.287+0+ 12(1.20 km /m3)¿

Como lo que deseamos hallar es la rapidez del aire que circula a través de la fuga despejamos la variable v2 hacia el lado derecho de la ecuación para así obtener la siguiente variación de la ecuación:

v2=√(2(1−0.287)(1.013∗105¿N /m2)) /(1.20km /m3)¿

𝑣2=347 𝑚/𝑠

Tema 5: Problema 22

Un avión cruza a una altura de 10 km. La presión afuera de la cabina es 3 atm; dentro del compartimiento de pasajeros, la presión es de 6.00 atm y la temperatura es de 60°C. En el sello de una de las ventanas del compartimiento de pasajeros ocurre una pequeña fuga. Represente el aire como un fluido ideal para encontrar la rapidez de la corriente del aire que circula a través de la fuga.

Solución

6atm+0+0=3amt+(1.09kg

m3∗V 22)/2

3atm=3039x 105N /M 2

V 2=√2 (6−3atm ) 3039 x105n/m2

1.09kg /m2

V 2= 2√16728M 2/S

V 2=129n /s

Como la variable v2 estaba elevada al cuadrado, para pasar al lado izquierdo de la ecuación encerramos entre raíz todos los términos de la derecha para remover el termino al cuadrado de la variable v2.

La rapidez de la corriente del aire que circula a través de la fuga es 347m/s

Análisis

Bibliografía

Modulo_fisicageneralAutor

Diego Alejandro torres galindo

(Acreditador)

Wilmer Ismael Ángel Benavides

Problemas tomados del libro de (serway & jewett jr., 2008)

Entorno de conocimiento cv Unidad dos - profundización en mecánica

Dinámica de los fluidoshttp://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/labdemfi/teoria/apuntes/fisica_20/fluidos_2_f-20.pdf

IMAGEN DE AVIÓNhttp://1.bp.blogspot.com/-CZjIhBZdWcA/UWuBkY_sEpI/AAAAAAAAEPY/AQytjfpdz5A/s1600/boeing-841-1280x1024.jpg