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UNIDAD 2
PROBLEMAS RESUELTOS
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_220
TECNOLOGUÍA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL
CEAD ZCSUR pasto
16 de marzo 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 estira2.50 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.
SOLUCIÓN
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 estira2.50 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?
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=62,72
9,8=6,67kg
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 6,67kg
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?
Utilizamos la siguiente formula 𝑤 − 𝑓𝑟 = (𝑚1 + 𝑚2) ∗ 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 fórmula 1
v=√(2∗a∗h)
v=√(2∗4.655m /s 2∗1.50m)=3.97697m /s=3.74M /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: 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 1.25m. 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: 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?
Solución
W=m*g
w=50kg∗9.8m/ se g2
W=490 Newton
A=π∗r2
A=3.1415*(0.05)2 =3.1415*2.5*103
A=7.8539 * 103 m2
P=F/AP=490
Newton
7.8539∗1 0−3m2=62389∗103Newton/m2
p=6.2389Newton/m2
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.
Imagen tomada de internet
Para solucionar este problema utilizamos esta formula
p1+ 12 pv12
+ pg y 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/𝑠Como 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
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