Determinar el centro de masas de una molécula de agua. Una molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. El oxígeno tiene una masa de 16 unidades de masa unificada (u) y cada átomo de hidrógeno tiene una masa de 1 u. Los átomos de hidrógeno están situados cada uno de ellos a una distancia media de 9,6 nm (9,6x10^(-9) ) del átomo de oxígeno y separados entre sí por un ángulo de 104,5º.
Muchísimas graciass.
Establece un sistema de referencia OXY y ubica en él los puntos representativos de las posiciones de los átomos, de los que indicamos también los valores de sus masas:
MO = 16 u (masa de un átomo de Oxígeno),
ubicado en el origen de coordenadas O(0,0);
MHa = 1 u (masa el primer átomo de Hidrógeno),
ubicado en el punto: A( 9,6 , 0 ), con las coordenadas expresadas en nm;
MHb = 1 u (masa del segundo átomo de Hidrógeno),
ubicado en el punto: B( 9,6*cos(104,5°) , 9,6*sen(104,5°) ), con las coordenadas expresadas en nm.
Luego, planteas las expresiones de las coordenadas del centro de masas de la molécula de agua, y quedan:
xc = (MO*xO + MHa*xHa + MHb*xHb) / (MO + MHa + MHb),
yc = (MO*yO + MHa*yHa + MHb*yHb) / (MO + MHa + MHb).
reemplazas valores, y queda:
1)
xc = ( 16*0 + 1*9,6 + 1*9,6*cos(104,5°) ) / (16+1+1),
resuelves términos y el denominador, cancelas términos nulos, y queda:
xc = ( 9,6 + 9,6*cos(104,5°) ) / 18 ≅ (9,6-2,404)/18 ≅ 7,196/18 ≅ 0,400 nm;
2)
yc = ( 16*0 + 1*0 + 1*9,6*sen(104,5°) ) / (16+1+1),
resuelves términos y el denominador, cancelas términos nulos, y queda:
yc = ( 9,6*cos(104,5°) ) / 18 ≅ (9,294)/18 ≅ 18,894/18 ≅ 0,516 nm;
por lo que puedes concluir que el centro de masas de la molécula es el punto: C( 0,400 , 0,516 ),
con sus coordenadas expresadas en nanometros.
Espero haberte ayudado.
Un estudiante de física lanza un birrete al aire con una velocidad inicial de 24,5 m/s, formando un ángulo de 36,9º con la horizontal. Determinar (a) el tiempo total que el birrete está en el aire y (b) la distancia total horizontal recorrida.
Gracias.
Si quieres ver más vídeos de tiro parabólico, echa una ojeada a esta serie de vídeos o busca tiro parabólico unicoos:
https://www.youtube.com/watch?v=M4AOMK3efJM&list=PLOa7j0qx0jgN6nK70pLADpl00Ggk1K1t6
Una muchacha de 55 kg de masa salta hacia afuera desde la proa de una canoa de 75 kg qué está inicialmente en reposo. Si la velocidad de la muchacha es de 2,5 m/s hacia la derecha, ¿cuál será la velocidad de la canoa después del salto?
Muchísimas gracias.
Considera un sistema de referencia con eje OX horizontal, con sentido positivo hacia la derecha.
Luego, tienes los datos:
Mm = 55 Kg,
vmi = 0,
vmf = 2,5 m/s;
Mc = 75 Kg,
vci = 0,
vcf = a determinar.
Luego, como no actúan fuerzas exteriores al sistema muchacha-canoa en la dirección de movimiento, puedes plantear que la cantidad de movimiento (impulso) del sistema se conserva:
pf = pi, sustituyes expresiones (observa que la cantidad de movimiento inicial del sistema es nula), y queda:
Mc*vcf + Mm*vmf = 0, haces pasaje de término, y queda
Mc*vcf = -Mm*vmf, haces pasaje de factor como divisor, y queda:
vcf = -Mm*vmf/Mc; reemplazas valores, y queda:
vcf = -55*2,5/75 m/s ≅ -1,833 m/s,
que es la velocidad de la canoa, y observa que el signo negativo indica que tiene sentido hacia la izquierda.
Espero haberte ayudado.
Calcular la cantidad de vapor de agua a 100 ºC que hay que introducir en un recipiente que contiene 4 kg de hielo a 20 ºC para pasarlo a agua a 40 º C. Datos: Calor específico del agua: 4180 J/kg ·K, calor específco del hielo: 2090 J/kg ·K, calor latente de fusión del hielo: 334000 J/kg, calor latente de vaporización del agua: 2,26 ·10^6 J/kg. Sol: 865 g
Me sale 813 g, ¿estoy haciendo algo mal? Porque he hecho los cálculos con más/menos decimales y no me da 865 g. Gracias :)
Q1 = m · c hielo · dT = 4 · 2090 · -20 = -167 200 J
Q2 = Qfusion = m · L hielo = 4 · 334 000 = 1 336 000 J
Q3 = m · c agua · dT = 4 · 4180 · 40 = 668 800 J
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 = 1 837 600 J = Q vapor de agua
Q vapor de agua = m · L vapor
m = Q / L = 1 837 600 / 2.26 · 10^6 = 0,813 kg = 813 g
Empleamos el Sistema Internacional de Unidades de Medida.
Tienes para la cantidad de calor absorbida por la masa de hielo (observa que su temperatura inicial es -20 °C):
Qh1 = 4*2090*(273-253) = 4*2090*20 = 167200 J (calor absorbido para llevarlo a la temperatura de fusión),
Qh2 = 4*334000 = 1336000 J (calor absorbido para pasar al estado líquido),
Qh3 = 4*4180*(313-273) = 4*4180*40 = 668800 J (calor absorbido para alcanzar la temperatura final);
luego, la cantidad de calor total absorbida por la masa de hielo queda:
Qh = Qh1 + Qh2 + Qh3 = 167200 + 1336000 + 668800 = 2172000 J.
Tienes para la cantidad de calor cedida por la masa de vapor (observa que su temperatura inicial es 100 °C):
Qv1 = -Mv*2,26*106 = -2260000*Mv (calor cedido para pasar al estado líquido, expresado en Joules),
Qv2 = Mv*4180*(313-373) = Mv*4180*(-60) = -250800*Mv (calor cedido para alcanzar la temperatura final, en Joules);
luego, la cantidad de calor total cedida por la masa de vapor queda:
Qv = Qv1 + Qv2 = -2260000*Mv - 250800*Mv = -2510800*MV.
Luego, plantea la ecuación de equilibrio térmico (observa que se desprecian las pérdidas de calor hacia el ambiente), y queda la ecuación:
Qv + Qh = 0, sustituyes expresiones, y queda:
-2510800*MV + 2172000 = 0, haces pasaje de término, y queda:
-2510800*MV = -2172000, haces pasaje de factor como divisor, resuelves, y queda:
MV ≅ 0,865 Kg ≅ 865 g.
Espero haberte ayudado.
Plantee el ejercicio de estas dos formas en donde el sentido de la velocidad en ambos cambian pues en el de la primera imagen v1 va en sentido positivo y v2 va en sentido negativo y en la segunda imagen v2 va en el sentido positivo y v1 en el negativo debido a que me confunde el tener el impulso negativo puesto a que no se si la fuerza en sentido negativo en la fórmula con la que saque el coeficiente de roce es asi o se realiza de otra forma. Me gustaria que me aclararan esa duda.
Realizando el ejercicio c me tope que con que me faltan datos me podrian ayudar? yo lo plantee asi:
1) m1Vo1x + m2Vo2x = m1Vf1x + m2Vf2x =====> m1Vo1 = m1Vf1x + m2Vf2x
Vf1x= Vf1*cos14.478°
Vf2x= Vf2*cosθ2
80kgm/s = 8Kg*Vf1x + 2Kg*Vf2x ======> 80kgm/s = 8Kg*Vf1*cos14.478° + 2Kg*Vf2*cosθ2
2) m1Vo1y + m2Vo2y = m1Vf1y + m2Vf2y =====> 0 = m1Vf1x + m2Vf2x
Vf1y= Vf1*sen14.478°
Vf2y= Vf2*senθ2
0 = 8Kg*Vf1*sen14.478° - 2Kg*Vf2*senθ2 (es negativo por la direccion en y apunta hacia menos "y") ====> 8Kg*Vf1*cos14.478° = 2Kg*Vf2*cosθ2
3) m1Vo1^2 + m1Vo2^2 = m1Vf1^2+ m2Vf2^2 ======> m1Vo1^2 = m1Vf1^2+ m2Vf2^2
800J = 8Kg*Vf1^2 + 2KgVf2^2
Mi problema es que cuando sustituyo al no tener el angulo de m2 o la velocidad de alguno de los dos no puedo hacer nada. Me podrian dar una mano?
Te sugiero revises este video.... Choque elástico
A partir de ahí, me cuesta entender lo que quieres expresar pero creo que no tendrás problemas si te ciñes al metodo que explico en el video.
Nos cuentas ¿ok?
6)
Plantea la ecuación diferencial de la aceleración:
dv/dt = a, sustituyes la expresión de la aceleración, y queda:
dv/dt = 2*v, separas variables, y queda:
dv/v = 2*dt, integras en ambos miembros, y queda:
ln(v) = 2*t + C (1),
reemplazas los valores iniciales (t = 0, v = 1), y queda:
ln(1) = 0 + C, resuelves el primer miembro, haces pasaje de término, y queda:
0 = C;
luego, reemplazas en la ecuación señalada (1), cancelas el término nulo, y queda:
ln(v) = 2*t;
luego, compones en ambos miembros con la función inversa del logaritmo natural, y queda:
v = e2*t, que es la expresión de la velocidad de la partícula en función del tiempo.
Luego, plantea la ecuación diferencial de la velocidad:
dx/dt = v, sustituyes la expresión remarcada en el segundo miembro, y queda:
dx/dt = e2*t, separas variables, y queda:
dx = e2*t*dt, integras en ambos miembros, y queda:
x = (1/2)*e2*t + D (2),
reemplazas los valores iniciales (t = 0, x = 1), y queda:
1 = 1/2 + D, haces pasaje de término, y queda:
1/2 = D;
luego, reemplazas en la ecuación señalada (2), y queda:
x = (1/2)*e2*t + 1/2 = (1/2)*(e2*t + 1), que es la expresión de la posición de la partícula en función del tiempo.
Espero haberte ayudado.