Foro de preguntas y respuestas de Física

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    Walter
    el 30/12/17

    Tengo un dilema con el diagrama de cuerpo libre, Si Bx seria la normal de la pared, Ay la normal del suelo, Ax la fuerza de roce y By?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 30/12/17


    Observa que tienes en tu enunciado que la pared es lisa, por lo que no tienes fuerza de rozamiento que ejerza la pared sobre la escalera en el punto B (y si la pared fuese rugosa, puedes plantear en el punto B que la fuerza de rozamiento es vertical, con sentido positivo hacia arriba).

    Luego, observa que para el ángulo de inclinación de la pared con respecto al suelo (a) tienes: cosa = 0,6 = 3/5, sena = 0,8 = 4/5, tana = 8/6 = 4/3.

    Luego, plantea la condición de equilibrio:

    -Ax + Bx = 0

    Ay - P = 0

    y la ecuación de equilibrio rotacional (observa que tomamos momentos con respecto a un eje que pasa por el punto A):

    P*(L/2)*cosa - Bx*L*sena = 0.

    Luego sustituyes valores y expresiones, divides por L en todos los términos de la última ecuación, y queda el sistema de ecuaciones:

    -Ax + Bx = 0, aquí haces pasaje de término, y queda: Bx = Ax (1),

    Ay - P = 0, aquí haces pasaje de término, y queda: Ay = P (2),

    6*P - 8*Bx = 0, aquí haces pasaje de término, luego pasaje de factor como divisor, y queda: Bx = 0,75*P (3).

    Luego, reemplazas el valor del módulo del peso de la escalera en las ecuaciones señaladas (2) (3), y queda:

    Ay = 600 N, que es el módulo de la acción normal que ejerce el suelo rugoso sobre la escalera en el punto A,

    Bx = 450 N, que es el módulo de la acción normal que ejerce la pared lisa sobre la escalera en el punto B;

    luego, reemplazas  el último valor en la ecuación señalada (1), y queda:

    450 N = Ax, que es el módulo de la acción tangencial (rozamiento) que ejerce el suelo rugoso sobre la escalera en el punto A.

    Espero haberte ayudado.

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    Daniel Wenli
    el 30/12/17

    que formulas utilizo para la pregunta c?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 30/12/17

    Tienes los datos, a los que expresamos en unidades de medida internacionales:

    Mb = 10 g = 0,01 Kg (masa de la bala),

    MB = 1,99 Kg (masa del bloque),

    Δx = 0,2 m (compresión máxima del resorte),

    k = 20000 N/m (constante elástica del resorte).

    a)

    EPM = (1/2)*k*Δx2 = (1/2)*20000*0,22= 400 J.

    b)

    Puedes plantear que la energía cinética del conjunto bala-bloque queda almacenada como energía potencial elástica en el resorte:

    ECbB = EPM, sustituyes la expresión de la energía cinética en el primer miembro, y queda:

    (1/2)*(Mb + MB)*v22 = EPM, reemplazas valores, resuelves operaciones entre números, y queda:

    v22 = 400, haces pasaje de potencia como raíz, y queda:

    v2 = 20 m/s, que es el valor del módulo de la velocidad del conjunto bala-bloque inmediatamente después del choque.

    c)

    Observa que durante el choque no actúan fuerzas exteriores al conjunto bala-bloque en la dirección de movimiento, por lo que puedes plantear la ecuación de conservación de la cantidad de movimiento (impulso):

    Mb*v1 = (Mb + MB)*V2, reemplazas los valores de las masas, resuelves el coeficiente en el segundo miembro, y queda:

    0,01*v1 = 2*v2, multiplicas por 100 en ambos miembros, y queda:

    v1 = 200*v2, reemplazas el valor de la velocidad del conjunto bala-bloque después del choque, resuelves, y queda:

    v1 = 4000 m/s, que es el módulo de la velocidad de la bala antes del choque con el bloque que se encuentra en reposo en ese instante.

    Espero haberte ayudado.

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    felipe cofre
    el 29/12/17

    Hola, tengo un problema con un ejercicio de la ley de coulomb, primero que nada me dice que la distancia es 8cm, la fuerza es 0,225N y me dice que lo desarrolle suponiendo que una de las cargas es 4 veces mayor que la otra, como lo puedo hacer?, si alguien me puede ayudar porfis.

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 29/12/17

    Puedes plantear:

    F = 0,225 N,

    q1 = q,

    q2 = 4*q,

    r = 8 cm = 0,08 = 8*10-2 m,

    k = 9*109 N*m2/C2.

    Luego, plantea la ecuación de Coulomb:

    k*q1*q2/r2 = F, sustituyes las expresiones de las cargas, y queda:

    k*q*4*q/r2 = F, reduces factores semejantes, ordenas factores, y queda:

    4*k*q2/r2 = F, haces pasajes de divisor como factor, y de factores como divisores, y queda:

    q2 = F*r2/(4*k), reemplazas valores, y queda:

    q2 = 0,225*(8*10-2)2/(4*9*109), resuelves el numerador y el denominador por separado, y queda:

    q2 = 14,4*10-4/(36*109), resuelves el segundo miembro, y queda:

    q2 = 0,4*10-13 = 4*10-14, haces pasaje de potencia como raíz, y queda:

    q = 2*10-7 C, 

    luego, los valores de las cargas quedan:

    q1 = 2*10-7 C,

    q2 = 8*10-7 C.

    Espero haberte ayudado.


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    Juanan
    el 29/12/17

    Buenas tardes, necesito ayuda en un problema que dice así:

    Un objeto de 100 g de masa, unida al extremo libre de un resorte de constante k, se encuentra sobre una superficie horizontal sin rozamiento. Se estira suministrándole una energía elástica de 2 J, comenzando a oscilar desde el reposo con un período de 0,25s. Determine la constante elástica y escriba la función matemática que representa la oscilación.


    He hallado primero la frecuencia con la expresión 1/T, y me da 4Hz. Luego con la expresión w=2πf, y me da 25,13 rad/s. Después con la expresión k=mw2 he hallado k=63,15N/m.

    Y cuando voy a hallar la función no sé cual es la amplitud, ese es mi problema, ¿cómo la hallo?  Gracias por la ayuda.

     

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 29/12/17

    Tienes la masa del oscilador: M = 100 g = 0,1 Kg.

    Tienes la energía mecánica total asociada al oscilador: EM = 2 J.

    Tienes el periodo de oscilación: T = 0,25 s.

    Luego, tienes que en el instante inicial el oscilador está en reposo, por lo que su energía mecánica total es igual a la energía potencial elástica máxima,

    por lo que puedes plantear:

    EPM = EM, sustituyes expresiones, y queda:

    (1/2)*k*A2 = 2 J, multiplicas por 2 en ambos miembros de la ecuación, y queda:

    k*A2 = 4 J (1),

    que expresa la relación entre la constante elástica (k) y la amplitud de oscilación (A).

    Luego, planteas a expresión del coeficiente angular (o pulsación) en función del periodo de oscilación, y queda:

    ω = 2π/T, reemplazas valores, resuelves operaciones entre números racionales, y queda;

    ω = 8π rad/s ≅ 25,133 rad/s (2).

    Luego, plantea la relación del coeficiente angular (ω) en función de la constante elástica (k) y de la masa del oscilador (M), y queda:

    k/M = ω2, haces pasaje de divisor como factor, y queda:

    k = M*ω2, reemplazas valore, resuelves operaciones entre números racionales, y queda:

    k = 6,4*π2 N/m ≅ 63,165 N/m (3), que es el valor de la constante elástica.

    Luego, reemplazas el último valor remarcado en la ecuación señalada (1), y queda:

    6,4*π2*A2 = 4, haces pasajes de factores como divisores, resuelves operaciones entre números racionales, y queda:

    A2 = 0,625/π2, haces pasaje de potencia como raíz, y queda:

    A  0,791/π ≅ 0,252 m, que es el valor de la amplitud de oscilación.

    Luego, plantea la ecuación de Movimiento Armónico Simple para instante inicial correspondiente a la máxima elongación:

    x = A*cos(ω*t), reemplazas valores, y queda:

    ≅ 0,252*cos(8π*t) (en metros).

    Espero haberte ayudado.

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    Diego
    el 29/12/17

    Buenas tardes, ando un poco liado con un par de conceptos del campo eléctrico. Voy a poner todas las dudas de golpe, espero que no sea molestia:

    Nota: Cuando utilizo ΔV me refiero a Vb-Va, y no a ddp (Va-Vb)

    1.-

    ΔEp=qΔV  y W=-ΔEp así que W= -qΔV ¿En este caso se tiene en cuenta el signo de la carga? Yo creo que sí porque q viene de Ep y no se trabajan con módulos pero no se...

    En este otro caso: W=|F|•d•cosα=|q|E•d•cosα=|q|•(-ΔV/d)•d•cosα= -|q|ΔV•cosα. Como es el trabajo que realiza el campo, F y d tienen la misma dirección así que α=0 luego: W= -|q|ΔV . Esta fórmula es idéntica a la anterior pero en este caso q viene del módulo de F así que no se tendria en cuenta su signo, ¿no?. Entonces, ¿cuál de las dos fórmulas utilizo?

    Básicamente mi duda se reduce a que llego a la conclusión de que -|q|ΔV= -qΔV que no es lo mismo. ¿Me estoy pasando algo por alto?, ¿se escapa al nivel de bachillerato?... En otras palabras, cuando uso W= -qΔV, ¿se tiene en cuenta el signo de la carga?


    2.-

    El ejercicio me dice que tenemos un electrón en reposo al que se le aplica una diferencia de potencial de 250 V. Por esto, el electrón comienza a moverse y luego entra en una región donde hay un campo magnético (se entiende que ya no hay eléctrico) y me piden la velocidad con la que entra en el campo magnético.

    Que se aplique una ddp (Va-Vb, supongo) de 250 V ¿no significa que Va=250 y Vb=0? Si esto es así, el electrón no se movería ya que este se desplaza a potenciales mayores. ¿O el dato de la ddp se refiere a la total que "experimenta" el electrón y no a lo que se aplica al campo como tal? (no se si me explico); pero de ser esto así, ¿la ddp no sería de -250V? ¿O simplemente con "diferencia de potencial" se referían a ΔV?


    3.-

    Todas las dudas surgen de un ejercicio que me pedía demostrar que si una partícula de carga q y de masa m en reposo se acelera a partir de una diferencia de potencial de V para luego introducirse en un campo magnético B (se entiende que ya no hay eléctrico) perpendicular a la velocidad, empezando a describir trayectorias circulares de radio R, entonces yo tenía que demostrar que:

    q/m=2V/(R2B2)

    Y no dejan de salirme negativos o cosas que no tienen sentido o no entiendo por todos lados.


    Disulpad las molestias y gracias de adelantado, aunque sea por el tiempo dedicado. 




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    Raúl RC
    el 30/12/17

    1) Normalmente en estos casos estamos trabajando en valor absoluto, el valor de la carga siempre lo tomaremos como positivo en el 99,9% de los casos, aunque habría q analizar cada problema o caso por separado

    2) Como bien dices, te estan dando la ddp total (recuerda aparte que la ddp es una mmagnitud escalar)

    3) Para este caso has de igualar la fuerza centripeta con la magnetica, y a su vez por ende, recordar que el campo electrico se define como E=V/d (En tu caso R)


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    Diego
    el 30/12/17

    1.- Entonces, si tenemos una partícula negativa en un punto A de 2V y existe un punto B de 5V, en este caso sí se tiene en cuenta el valor de la carga ya que de otra forma no da positivo el trabajo, ¿no?

    Por lo demás todo perfecto, muchísimas gracias.

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    Raúl RC
    el 30/12/17

    ahi sí claro

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    Aitor
    el 29/12/17

    Buenos días, 

    Voy a hacer una pregunta de universidad del apartado de momento de inercia de un sólido rígido (aunque hay varios vídeos sobre esto no se si me podréis responder, ya que no encuentro nada en libros y me serviría de gran ayuda para entender mejor la rotación y así poder ir con mas seguridad al examen parcial de enero). Ahí va: En un sólido rígido hacen trabajo la fuerza de rozamiento estática o dinámica? Respuesta: Yo creo que no, ya que no hay un desplazamiento relativo. 

    Muchas gracias.

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    Raúl RC
    el 29/12/17

    Solo puedo decirte que si el movimiento de rodadura es con deslizamiento, la naturaleza de la fuerza de rozamiento cambia de estática a cinética y realiza además un trabajo que se transforma en una disminución de la energía final del cuerpo.

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    Javier
    el 29/12/17
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    Hola podría hacer este ejercicio usando el principio de conservacion de la energia mecanica? Ecb + mghb = Eca + mgha?  No tengo en cuenta q*V al haber fuerza electrica?


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    Raúl RC
    el 29/12/17

    Hola! Me encantaría ayudarte, pero no respondemos dudas universitarias que no tengan que ver específicamente con los videos que ya ha grabado como excepcion el profe. O de otras asignaturas que no sean matemáticas, física y química. Lo siento de corazón… Espero lo entiendas

    Ojalá algun unicoo universitario se anime a ayudarte (de hecho lo ideal es que todos los universitarios intentarais ayudaros los unos a los otros)

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 29/12/17

    Vamos con una orientación.

    Es conveniente trabajar por etapas.

    Comienza por trazar una recta horizontal que pase por el punto B, y verás un triángulo rectángulo "menor" cuya altura mide H/2, y como es semejante al triángulo rectángulo "mayor", tienes que su base mide L/2, y luego de plantear la relación pitagórica, tienes que su hipotenusa mide: √(L2+H2)/2.

    Observa que sobre la partícula actúan tres fuerzas (es muy conveniente que hagas el diagrama correspondiente), de las cuáles indicamos sus módulos, direcciones y sentidos, y el ángulo que forman con la dirección de movimiento, que es la del plano inclinado, con sentido hacia abajo [llamamos θ al ángulo agudo que forma el plano inclinado con el piso, para el que las relaciones trigonométricas quedan expresadas: senθ = H/√(L2+H2), cosθ = L/√(L2+H2),

    tanθ = H/L (*)]:

    Peso: P = M*g, vertical, hacia abajo, y forma un ángulo cuya medida es (π/2-θ);

    Fuerza Electrostática: F = q*E0, horizontal, hacia la derecha, y forma un ángulo cuya medida es θ;

    Acción normal del plano: N, inclinada hacia la derecha y hacia arriba, y forma un ángulo cuya medida es π/2.

    1°)

    Luego, plantea los trabajos realizados por las fuerzas sobre la partícula (observa que el peso y la fuerza electrostática favorecen el movimiento de la partícula):

    WP = P*h = M*g*H/2 (observa que como la dirección del peso es vertical, consideramos solamente el desplazamiento vertical);

    WF = F*x = q*E0*L/2 (observa que como la dirección de la fuerza electrostática es horizontal, consideramos solamente el desplazamiento horizontal);

    WN = 0 (observa que la acción normal es perpendicular a la dirección de movimiento).

    Luego, plantea la expresión del trabajo total realizado sobre la partícula:

    W = WP + WF + WN, sustituyes expresiones, cancelas el término nulo, y queda:

    W = M*g*H/2 + q*E0*L/2 (1).

    Luego, plantea la relación entre trabajo y variación de energía cinética de la partícula:

    ECB - ECA = W, sustituyes expresiones, cancelas el término nulo (observa que la energía cinética inicial de la partícula es igual a cero), y queda:

    (1/2)*M*vB2 = M*g*H/2 + q*E0*L/2, multiplicas en todos los términos de la ecuación por 2/M, y queda:

    vB2 = g*H + q*E0*L/M, haces pasaje de potencia como raíz, y queda:

    vB = √(g*H + q*E0*L/M) (1), que es la expresión del módulo de la velocidad final de la partícula. 

    2°)

    Estableces un sistema de referencia con eje OX sobre el plano inclinado, con sentido positivo hacia abajo, y con eje OY perpendicular al plano inclinado, con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, planteas la Segunda Ley de Newton, y tienes el sistema de ecuaciones (observa que debes plantear las componentes de las fuerzas):

    N + F*senθ - P*sen(π/2-θ) = 0

    F*cosθ + P*cos(π/2-θ) = M*a;

    luego, aplicas identidades trigonométricas del ángulo complementario, y queda:

    N + F*senθ - P*cosθ = 0,

    F*cosθ + P*senθ = M*a;

    haces pasajes de términos en la primera ecuación, sustituyes expresiones en ambas ecuaciones, divides por M en todos los términos de la segunda ecuación, y queda:

    N = M*g*cosθ - q*E0*senθ, que es la expresión del módulo de la acción normal del plano sobre la partícula,

    q*E0*cosθ/M + g*senθ = a (2), que es la expresión de la aceleración de la partícula.

    Luego, observa que módulo del desplazamiento de la partícula es igual a la longitud de la hipotenusa del triángulo rectángulo "menor", por lo que tienes:

    Δx = √(L2+H2)/2 (4).

    Luego, planteas la ecuación de velocidad de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado, y queda:

    vB = vA + 2*a*Δt, cancelas el término nulo (recuerda que la velocidad inicial de la partícula es nula), y queda.

    vB = 2*a*Δt, sustituyes las expresiones señaladas (1) (2), y queda:

    √(g*H + q*E0*L/M) = 2*(q*E0*cosθ/M + g*senθ)*Δt, haces pasajes de factores como divisores, y queda:

    √(g*H + q*E0*L/M) / [2*(q*E0*cosθ/M + g*senθ)] = Δt, que es la expresión del intervalo de tiempo que emplea la partícula en su desplazamiento.

    Luego, queda que sustituyas las expresiones señalada (*), y tendrás la expresión del intervalo de tiempo en función de los datos del enunciado del problema.

    Espero haberte ayudado.


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    Javier
    el 28/12/17

    Hola, un cuerpo puntual de carga q , si no se menciona nada en el problema, tiene un potencial V?

    o  V=0?

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    Raúl RC
    el 28/12/17

    Una carga siempre genera un potencial a su alrededor de la forma V=kq/r

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 30/12/17

    Completamos.

    Observa que la expresión del potencial como función de la distancia entre el punto en estudio y la carga es:

    V(r) = k*q/r,

    y observa que r debe ser distinto de cero, y como r expresa una distancia, debe tomar valores estrictamente positivos.

    Por lo tanto, tienes que el potencial está definido en todo punto que rodea a la carga (r > 0),

    pero no está definido para el punto en el cuál se encuentra ubicada la carga (r = 0).

    Luego, observa que para valores de r muy grandes (r tendiendo a +infinito), tienes que el potencial tiende a cero,

    por lo que consideramos V = 0 para puntos que se encuentren muy lejos de la carga.

    Espero haberte ayudado.

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    Amaia Rodriguez
    el 28/12/17
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    Calcule la curva de un radio de 40 metros con una velocidad de 13,89 m / s, incluso si está cubierta de hielo

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    Raúl RC
    el 28/12/17

    La CURVA?

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    Antonio Silvio Palmitano
    el 30/12/17

    Si te piden estimar el ángulo de peralte de la curva, con respecto al suelo, debes considerar que el móvil se encuentra, en un instante, apoyado en un plano inclinado, cuya inclinación indicamos con α.

    Luego, establece un sistema de referencia con eje OX paralelo al plano inclinado, con sentido positivo hacia el centro de la curva, y con eje OY perpendicular al anterior, con sentido positivo hacia arriba.

    Luego, observa que sobre el cuerpo actúan dos fuerzas (consideramos que la pista es lisa y sin rozamiento, y es conveniente que traces el diagrama correspondiente):

    Peso, vertical hacia abajo, cuyas componentes son: Px = M*g*senα, Py = -M*g*cosα;

    Acción normal del plano: N, cuyas componentes son: Nx = 0, Ny = N.

    Luego, planteas la Segunda Ley de Newton, y tienes el sistema de ecuaciones:

    N + Py = 0, aquí haces pasaje de término, y queda: N = -Py, sustituyes, y queda: N = M*g*cosα;

    Px = M*acp

    aquí sustituyes en ambos miembros (recuerda la expresión del módulo de la aceleración centrípeta: acp = v2/R), y queda:

    M*g*senα = M*v2/R, divide en ambos miembros por M, y queda:

    g*senα = v2/R, haces pasaje de factor como divisor, y queda:

    senα = v2/(g*R), que es la expresión del seno del ángulo de peralte;

    luego, reemplazas valores, y queda:

    senα = (13,892/(9,8*40) ≅ 0,492;

    luego, compones en ambos miembros con la función inversa del seno, y queda:

    α ≅ 29,484°.

    Espero haberte ayudado.

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    Javier
    el 28/12/17

    Hola, tengo una duda sobre el principio de conservacion de la energia mecanica.

    Si en un problema actúan la fuerza gravitatoria y la fuerza electrica (ambas conservativas), entiendo que se puede usar este principio.

    Ecf + Epf = Eco + Epo. ¿Pero que energia potencial elijo? mgh o qV ?

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    Raúl RC
    el 28/12/17

    La conservacion de la energia implica usar la energia como mgh.....qV es trabajo

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