Descripción: Tarea de preparación para laboratorio de experimentación física II, de una bobina testigo
Fisica Tarea 2 Uapa ScribDescripción completa
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libro de hewitt, ejercicios de 5 en 5.
ejercicios de fisicaDescripción completa
Nombre de la materia
FísicaXXX Nombre de la Licenciatura
Ingeniería en sistemas computacionalesXXX Nombre del alumno
José Francisco Francisco Soto OlivasXXX Matrícula
000029239XXX Nombre de la Tarea
Análisis y resolucin !e pro"lemas# $ra"a%o y energíaXXX Unidad # 2 # 2
$ra"a%o $ ra"a%o y energía&om"re !e la uni!a! Nombre del Tutor
Unidad 2. $ra"a%o
y energía
Física' $area 2
(nica Arrellano )r!o"aXXX Fecha
2* !e Fe"rero !e 20+,XXX Introducción
En esta unidad veremos lo que es la energía y el trabajo, podemos empezar por definir cada uno de estos conceptos para tener una idea más amplia de lo que se verá en esta ocasión. De manera simple se puede definir la energía como la capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de movimiento, luz, calor, etcétera, en está ocasión solo nos centraremos en el movimiento El trabajo se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo será equivalente a la energía necesaria para desplazarlo de manera acelerada. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W del inglés Work ! y se e"presa en unidades de energía, esto es en julios o joules #! en el $istema %nternacional de &nidades. Desarrollo
'! &n adulto jala con una cuerda un tronco de '( )g, una distancia de '* metros s = '* m! con rapidez constante sobre una superficie +orizontal. -ué trabajo realiza en el tronco si el coeficiente de fricción cinética es de (.*( cuerda forma un ángulo de /0 grados
3onsiderando que tenemos
(.*(!, y si la
/01! con la +orizontal2
4ota "cos
y-sen
m'( )g s '* m 5aciendo una sumatoria de los elementos en " obtenemos
2
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y energía
Física' $area 2
∑ F x = F
co s
φ− f
5aciendo una sumatoria de los ementos en y obtenemos
∑ F y = F sen φ+ N −mg 3onsiderando que +ay una rapidez constante llegamos a la conclusión de que la acelaración en todos sus elementos es ( Empleamos la segunda ley de 4e6ton F=ma 3onocemos que •
f = µk N
$ustituimos en las formulas que ya tenemos y obtenemos F cos φ−( µ k N )= 0
Despejamos N F cos φ F cos φ=( µ k N ) → N = µk
$ustituimos N en los elementos de y F sen φ +
F cos φ − mg = 0 µk
Despejamos F F sen φ +
F cos φ cos φ cos φ − mg = 0 → F ( sen φ+ )−mg → F ( sen φ+ )= mg µk µ k µ k
mg F = cosφ sen φ+ µk
→ F =
mg µ k senφ+ cos φ
→ F =
mg µk
µ k sen φ+ cos φ
µ k
$ustitumos por los valores conocidos para obtener el resultado F =
( 10 kg )( 9.81 m / s 2)( 0.20 ) 0.20 sen 45° + cos 45°
7btenemos que el resultado sería F = 27.7468 J *! &n paracaidista, de masa 8( )g, se deja caer de un avión desde una altura de '(( metros sobre la superficie terrestre. Despreciando la resistencia del aire, qué velocidad tendrá esta persona poco antes de caer al suelo2 9ara +acer el analsis de este problema +ay que tener en consideración : cosas $uponer que el cuerpo es una particula para evitar que la forma nos confunda ;eorema de trabajo
• •
=a ganancia de energía cinética es igual al trabajo efectuado por la fuerza resultante 3onocemos que el trabajo es igual
W = F ⋅S = m⋅ g ⋅h
>equerimos la formula de ganacia cinética que sería la siguiente
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2
1
2
Δk = m v f − mvo 2
2
$abemos que la velocidad inicial el ( por lo que se puede resumir como 1
2
Δk = mv f 2
3onociento la relación de trabajo energía donde W=Δk , sustituimos y queda que 1
2
m⋅ g ⋅h = m v f 2
4uestra incognita es la velocidad final, por lo que es necesario despejarla de la ecuación 2
v f =
mgh → v 2 f =2gh → v f =√ 2gh 1 m 2
?signamos valores v f =√ 2 ( 9.81 m / s
2
)( 100 m ) y el resultado será 44.294 m/s
:! En un bloque de 4ylamid con masa M , que cuelga de dos largas cuerdas, se dispara una bala de masa m contra dic+o bloque, lo que ocasiona que la bala y el bloque de eleven, por lo que su centro de masa alcanza una distancia vertical que llamaremos h. $upón que antes que el péndulo combinación bloque
3onisderemos que la bala se despelaza a una velocidad inicial con la que penetra al bloque, al ser una colisión inelastica podemos considerar que m 1 v 1inicial+ m 2 v 2inicial =( m 1+ m 2 ) v final
9ara la solución de ?! también podemos emplear el teorema trabajo
A sabemos que la energía la podemo obtener en este caso particular mediante@ Δk =0−
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2
( m+ M ) v f
$abemos que la relación trabajo energía es Wneto=Δk por lo que podemos igualar formulas de la siguiente manera
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−(m+ M ) g ⋅h =− ( m+ M ) v f 2
De la primera ecuación de colisión inelastica podemos simplificar como mv i=( m + M ) vf
7btenemos la vf a partir de esa ecuación v f =
m vi m+ M
$ustituimos en la ecuación de trabajo< energía y queda de la siguiente manera 2 mvi 1 −(m+ M ) gh=− ( m+ M )( ) m + M 2 $implificamos
−( m+ M ) gh 1 − (m+ M ) 2
=(
mvi m+ M
2
)→
( m+ M ) gh 1 ( m+ M ) 2
=(
mv i m+ M
2
)
mvi 2 ( m+ M ) gh → =( ) m + M m + M
2
→ 2gh =(
mvi
2
)
m + M
Despejamos la vi √ 2gh=
mvi m + M
→ vi =
( √ 2 gh)( m+ M ) m
$ustituimos valores (√ 2 ( 9.81 m / s 2)( 0.1m))( 0.0105 kg + 7 kg ) v i= 0.0105 kg El resultado de ?! seria B:0.*' mCs 9ara resolver ! 3onocemos que la energía cinética se establece como K final =
1 ( m+ M ) v 2 final 2
;ambién se puede plantear como m v inicial 1 ) K final = ( m+ M )( 2 m+ M
2
9odemos sustituir para llegar a 2
1 0.0105 kg 935.21 m / s K final = ( 0.0105 kg + 7 kg )( ) 2 0.0105 kg + 7 kg
= 6.877 J
9odemos también llegar a la relación de energía cinética de la siguiente manera K final K inicial
=
m 0.0105 kg = =0.00149 m+ M 0.0105kg + 7 kg
Conclusión
En está unidad pudimos ver la definición de trabajo y energía y la manera en como se relaciona en actividades cotidianas mediante la solución de ejercicios prácticos, aunque el planteamiento y las
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Unidad 2. $ra"a%o
y energía
Física' $area 2
formulas suelen ser predefinidas la solición de cada uno depende del análisis de cada uno de sus elementos, en su mayoría se requiere un conocimiento de algebra para llegar a la solición de manera sencilla