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FISICA MECANICA Y DE FLUIDOS

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by

Nicolás Guzmán P

on 1 May 2015

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Transcript of FISICA MECANICA Y DE FLUIDOS

PROBLEMA 38 PAG 133 FÍSICA UNIVERSITARIA, Vol. 1, Sears Zemansky. PEARSON. Decimosegunda EDICION
Los motores de un buque tanque se averiaron y el viento empuja la nave con rapidez constante de 1.5 m/s directo hacia un arrecife. Cuando el barco está a 500 m del arrecife, el viento cesa y el maquinista logra poner en marcha los motores. El timón está atorado, así que la única opción es intentar acelerar hacia atrás. La masa del buque y su carga es
y los motores producen una fuerza horizontal neta de 8.0
. ¿Chocará el barco contra el arrecife? Si lo hace, ¿se derramará el petróleo? El casco puede resistir impactos a una rapidez de 0.2 m/s o menos. Puede despreciarse la fuerza de retardo que el agua ejerce sobre el casco de la nave.
TIPO DE PROBLEMA
El problema es de Dinámica ya que el cuerpo tiene un movimiento y se le está ejerciendo dos fuerzas que son la masa del barco y la de los motores
IDENTIFICACIÓN DE INFORMACIÓN
META
MODELO FISICO
DESARROLLO
El buque se estrellara contra el arrecife ya que está a 500m del mismo pero se detienen en 506m Entonces se calculará con la misma fórmula de movimiento horizontal constante y la aceleración despejada de la ecuación de la segunda ley de Newton a qué velocidad se chocará el buque.
Lo que quiere decir que la carga de petróleo no se derramara en el mar ya que el casco resiste impactos de 0.2 m/s
CONCLUSIÓN
El buque se estrella contra el arrecife pero con la velocidad que lleva no se logra romper el casco
GRACIAS POR SU ATENCION.



FIMF
Bogota, 2014

FISICA MECANICA Y DE FLUIDOS

POR:
MIGUEL EDUARDO ROMERO PARRA
BRAYAN NICOLÁS GUZMÁN P.
SEBASTIAN CASTAÑO FERNANDEZ
JOSE MIGUEL FRANCO QUIMBAYO

Grupo 5

Una bala de rifle calibre 22 que viaja a 350 m/s golpea un árbol grande, penetrando a una profundidad de 0.13 m. La masa de la bala es de 1.80 g. Suponga una fuerza de frenado constante.

a) ¿Cuánto tarda la bala en detenerse?

b) b) ¿Qué fuerza (en N) ejerce el árbol sobre la bala?

PROBLEMA 4.34, PAG 133 FISICA UNIVERSITARIA VOL. 1
Una bola de nieve rueda del techo de un granero con inclinación hacia abajo de 40°. El borde del techo esta a 14.0m del suelo y la bola tiene una rapidez de 7.00 m/s alr del techo. Puede despreciarse la resistencia del aire.
a). ¿ A qué distancia del borde del granero golpea la bola el piso si no golpea otra cosa al caer?
b). Dibuje las gráficas x-t, y-t, Vx-t y Vy-t para el movimiento del inciso (a).
c). Un hombre de 1.9m de estatura esta parado a 4.0m del granero. ¿Lo golpeara la bola?
PROBLEMA 3.60, PAG 102 FISICA UNIVERSITARIA VOL. 1
1
2
3
FASE I: ANALISIS DEL PROBLEMA
IDENTIFICACION DEL FENOMENO:

Cinemático, movimiento en dos dimensiones y movimiento semi-parabólico
IDENTIFICACION DE LA INFORMACION (HECHOS):
La bola de nieve tiene una trayectoria semi-parabólica.
La bola de nieve tiene una rapidez de 7.00m/s al salir del techo, es decir Vo = 7.00 m/s
La inclinacion es de 40°
Y-Yo = 14.0m del techo hasta el suelo.
El movimiento en el eje Y determinara el tiempo de la bola en el aire.
Se puede despreciar la resistencia del aire.
hm= 1.9m = Altura del hombre
4.0m es la distancia a la que el hombre esta del granero.
Metas:
Conocer el movimiento de la particula.
Determinar si la bola de nieve golpea o no el hombre, es decir,
.
FASE II: MODELACION (CONOCIMIENTOS)
FASE III: APLICACION (DESARROLLO-CALCULO)
Modelacion de la situacion:
a).
b).
c).
Para conocer el tiempo de la partícula en el aire sabemos que:
entonces:
despejando a través de la formula cuadrática obtenemos que:
Tomando la raiz positiva y remplazando en la formula del movimiento en el eje de abscisas, obtenemos la distancia a la que cae la particula con respecto al granero.
Como se quiere saber si la partícula pasa a 4.0m del granero, entonces tenemos que:
y despejando el tiempo de la formula de movimiento parabólico en el eje de abscisas, obtenemos:
Para conocer la altura en la que se encuentra la partícula en t=0.746s remplazamos en la formula de posición del eje de ordenadas
Restamos esta distancia a la distancia total entre el techo y el suelo, para conocer a que altura pasa la partícula.
FASE IV CONCLUSIONES
Despues de considerar el analisis anterior, podemos concluir que:

a). Si la particula no tiene contacto con ningun otro objeto durante su trayectoria, esta caerá a 6,91m con respecto al granero, es decir dg = 6,91m.

b). La bola de nieve experimenta dos tipos de movimiento durante su trayectoria: Rectilineo uniforme y semi- parabolico.

c). En 0.746s la bola de nieve esta 4.0m del granero, y en ese mismo instante esta a 7.9m del suelo, por lo tanto la bola de nieve pasa por encima del hombre, ya que este está a 4.0m del granero y mide 1.9m.
x-t
y-t
Vx-t
Vy-t
Fase I: Análisis del Problema.
Aplicación de la Segunda ley de Newton.
• Identificar la información.
Una bala golpea un árbol
Vox=350m⁄s: Velocidad inicial de la bala en el eje x.
x=0.130m: Profundidad de la bala en el árbol.
m=1.80g: Masa de la bala.
El frenado de la bala es constante.

• Identificar el fenómeno.
• Identificar el objetivo.
T: Tiempo en que tarda la bala en detenerse
F: Fuerza que ejerce el árbol sobre la bala.

Fase II: Modelación Física
Espacio recorrido por un móvil con aceleración constante.
Movimiento Uniformemente Acelerado.
Segunda ley del movimiento de Newton.
4
Fase III: Desarrollo-Calculo.
Dejamos x positivo en la dirección en que la bala está viajando. F es la fuerza que la madera ejerce sobre la bala.
Usamos la ecuación de Movimiento Uniformemente Acelerado para encontrar el tiempo de parada y aceleración de la bala.


Aplicamos la fórmula del espacio recorrido por un móvil con aceleración constante:
Tomamos Xo: como 0
Y sustituimos los valores conocidos;

Despejamos t, para hallar el tiempo que tarda la bala en detenerse;
Para saber la Fuerza que ejerce el árbol, debemos saber la aceleración de la bala;
Finalmente aplicamos la Segunda Ley del Movimiento de Newton.
Fase IV: Conclusiones.
El ejercicio es solucionado satisfaciendo os objetivos requeridos.
La aceleración y la fuerza neta son opuestas a la dirección de movimiento de la bala.
La fuerza que el árbol ejerce sobre la bala es de 848N.

PROBLEMA 5.41, PAGINA 171, FISICA UNIVERSITARIA VOL 1
Como se muestra en la figura 5.54, el bloque A (masa 2.25 kg) descansa sobre una mesa y està conectado,mediante un cordòn horizontal que pasa por una polea ligera sin fricciòn, a un bloque colgante B (masa 1.30 kg). El coeficiente de fricciòn cinètica entre el bloque A y la superficie es de 0.450. Luego los bloques se sueltan del reposo. Calcule a) la rapidez de cada bloque despuès de moverse 3.00 cm y b) la tension en el cordòn.
FASE I : ANALISIS DEL PROBLEMA

-Identificación del fenómeno.

*Dinámica, ya que actúan varios tipos de fuerzas.

-Identificación de la información (hechos)


*El bloque A descansa sobre una mesa.
*El bloque A esta conectado al bloque B mediante un cordón horizontalmente.
*El bloque B cuelga.
*La polea no tiene fricción.
*El coeficiente de fricción entre el bloque A y la mesa es 0.450.
* Los bloques se sueltan del reposo.

-Metas.
a) Calcule la rapidez de cada bloque después de moverse 3.00 cm.

b) Calcule la tensión en el cordón.




FASE II: MODELACION (CONOCIMIENTOS)

FASE III: APLICACION (CALCULOS)
bloque A
bloque B
FASE IV : CONCLUSIONES
*La fuerza de tension (T) ejercida por el cordón, tiene el mismo valor para los dos bloques.
*La tensión T es menor que la masa de B * g, ya que el bloque colgante acelera hacia abajo.
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