UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA y a DISTANCIAZONA CENTRO BOGOT CUNDINAMARCACEAD JOS ACEVEDO y GMEZESCUELA Ciencias Bsicas, Tecnologas e Ingenieras - ECBTI

ACTIVIDAD TRABAJO COLABORATIVO 2SOLUCION U2

FISICA GENERAL 100413- 310

INTEGRANTE

ANGEL MARIN GARCIACODIGO: 4375696

GRUPO: 100413-310

TUTOR: INGENIEROMARCO JOSE BARRERA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA BOGOT D.C. MARZO DE 2015

INTRODUCCIN

En la actualidad la fsica se ha diversificado en reas altamente especializadas, entre las cuales tenemos: ptica, ptica cuntica, Materia condensada, Estado slido, Fsica Nuclear, Fsica de partculas elementales, Teora del caos y muchas ms de las cuales Trataremos.A pesar de los avances tcnicos y del conocimiento adquirido, los principios bsicos de la Fsica continan intactos. Conceptos como conservacin de la energa, momentum Angular y lineal, se siguen usando tanto en la denominada fsica clsica como en la fsica Moderna.

Tema 1: Energa de un sistema

3. Cuando 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 kga) cunto se estirar el resorte si se le cuelga un objeto de 1.50 kg?b) Cunto trabajo debe realizar un agente externo para estirar el mismo resorte 4.00 cm desde su posicin sin estirar?La ley de Hooke dice que la fuerza del resorte es igual a la constante del resorte por la distancia que se estira, significa que conforme el resorte se encuentre estirado o tambin comprimido cada vez ms, la fuerza de restauracin de este resorte se hace mucho ms grande y es necesario aplicar una mayor fuerza.

F=k*x dondek es la constantex es la distancia a la que se estira

Como se observa la fuerza vara con respecto a X. Esto se expresa escribiendo que la fuerza es una funcin de la posicin.Laken esta ecuacin es una constante de proporcionalidad y comnmente se llama la constante del resorte. Mientras mayor sea el valor dela variable k, ms rgido o fuerte ser este resorte. [footnoteRef:1] [1: ]

F = K*x : Ley de HookF = m*g = (W : Peso)K*x = W

Entonces el resorte se estira de acuerdo a la proporcin del peso.Cuanto ms peso haya, mayor ser la fuerza que el resorte realiza, entonces el peso seria proporcional a la fuerza de este resorte.Una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo es una magnitud fsica escalar que se representa con la letra W y se expresa en unidades de energa, esto es en Julios o Joule (J) en el Sistema Internacional de UnidadesTrabajo (w) [footnoteRef:2], es la cantidad de fuerza (f) usada en un desplazamiento (d) determinado

W= F * d [2: ]

3. Cuando un objeto de 4.00 kg cuelga verticalmente en cierto resorte ligero descrito por la ley de Hooke, el resorte se estira 2.50 cm. Si se quita el objeto de 4.00 kg

a. Cunto se estirar el resorte si se le cuelga un objeto de 1.50 kg?

Entonces ahora se calcula la constante k del resorte.

Se despeja x

donde F es la fuera que ejerce el objeto de 1.5kg calculado esta fuerza

Entonces el resorte se estira

b) Cunto trabajo debe realizar un agente externo para estirar el mismo resorte 4.00 cm desde su posicin sin estirar?

el punto b, el trabajo es igual a la fuerza por distancia

en este caso la fuerza seria la fuerza que ejerce el resorte en oposicin al agente externo.

Tema 2: Conservacin de la energa[footnoteRef:3] [3: ]

8. Una caja de 40.0 kg, inicialmente en reposo, se empuja 5.00 m a lo largo de un suelo horizontal rugoso, con una fuerza constante horizontal aplicada de 130 N. El coeficiente de friccin entre la caja y el suelo es 0.300. Encuentre:

a) el trabajo invertido por la fuerza aplicadab) el aumento en energa interna en el sistema caja suelo como resultado de la friccinc) el trabajo invertido por la fuerza normald) el trabajo invertido por la fuerza gravitacionale) el cambio en energa cintica de la cajaf) la rapidez final de la caja.

La ley de la conservacin de la energa afirma que la cantidad total de energa en cualquier sistema fsico aislado sin interaccin con algn otro sistema, permanece invariable en el tiempo, aunque esta energa puede transformarse en otra forma de energa.La ley de la conservacin de la energa afirma que la energa no puede crearse ni destruirse, slo se puede cambiar de una forma a otra.Una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo es una magnitud fsica escalar que se representa con la letra W y se expresa en unidades de energa, esto es en Julios o Joule (J) en el Sistema Internacional de UnidadesTrabajo (w), es la cantidad de fuerza (f) usada en un desplazamiento (d) determinado

La energa interna (U) de un sistema intenta ser un reflejo de la energa a escala macroscpica. Ms concretamente, es la suma de:La energa cintica[footnoteRef:4] interna, es decir, de las sumas de las energas cinticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de [4: ]

La energa potencial interna, que es la energa potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades.La energa interna no incluye la energa cintica trasnacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energa potencial que el cuerpo pueda tener por su localizacin en un campo gravitacional o electrosttico externo.

La energa cintica de un cuerpo es aquella energa que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energa durante la aceleracin, el cuerpo mantiene su energa cintica salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energa cintica. Suele abreviarse con letra Ec o Ek (a veces tambin T o K).

La energa potencial es la energa que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en funcin exclusivamente de su posicin o configuracin. Puede pensarse como la energa almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra U o Ep.

8. Una caja de 40.0 kg, inicialmente en reposo, se empuja 5.00 m a lo largo de un suelo horizontal rugoso, con una fuerza constante horizontal aplicada de 130 N. El coeficiente de friccin entre la caja y el suelo es 0.300. Encuentre:

a) el trabajo invertido por la fuerza aplicada

Si la fuerza F es constante y paralela al desplazamiento d.

El trabajo T invertido por la fuerza es:

b) el aumento en energa interna en el sistema caja suelo como resultado de la friccin

El trabajo total T se ha empleado en aumentar la energa interna Ei del sistema y la energa cintica Ec de la caja.

La energa interna generada debida al friccin est dada por:

c) el trabajo invertido por la fuerza normal

La Fuerza Fn normal al desplazamiento, no realiza trabajo por ser perpendicular al mismo

d) el trabajo invertido por la fuerza gravitacional

Dado que no hubo variacin en altura de la caja (desplazamiento horizontal) El trabajo de la fuerza gravitatoria es nulo.

e) el cambio en energa cintica de la caja

Por lo expresado en b)

La variacin de energa cintica ha sido de 62 Joule

f) la rapidez final de la caja.

Dado que la energa cintica est dada por:

(Donde v es la rapidez final)

Despejando v y sacando la raz

Tema 3: Cantidad de movimiento lineal y colisiones[footnoteRef:5] [5: ]

12. Una bala de 10.0 g se dispara en un bloque de madera fijo (m = 5.00 kg). La bala se incrusta en el bloque. La rapidez dela combinacin bala ms madera inmediatamente despus de la colisin es 0.600 m/s. Cul fue la rapidez original dela bala?

El momento lineal se define como el producto de la masa por el vector velocidad. Ser por tanto una magnitud vectorial, se define como momento lineal o cantidad de movimiento de un objeto de masa que se mueve con velocidad como el producto de su masa por su velocidad.

Desglosando en trminos de sus componentes

La energa cintica disponible corresponde a la que poseen los cuerpos respecto al sistema de referencia de su centro de masas. Antes de la colisin, la mayor parte de esta energa corresponde al objeto de menor masa. Tras la colisin, los objetos permanecen en reposo respecto al centro de masas del sistema de partculas.La disminucin de energa se corresponde con un aumento en otra forma de energa, de tal forma que el primer principio de la termodinmica se cumple en todo caso.Una colisin inelstica es aquella en la que la energa cintica total del sistema NO es la misma antes y despus de la colisin aun cuando se conserve la cantidad de movimiento del sistema.

La rapidez y la velocidad en cinemtica tienen distinto significado fsico. En esta leccin discutiremos los conceptos de rapidez y velocidad.La rapidez se refiere a cuan continuo un objeto se est moviendo. Un objeto rpido cambia su posicin en forma ms apresurada que un objeto lento. Un objeto en reposo tendra una rapidez igual a cero.La velocidad inicial es la velocidad con la que un cuerpo inicia un desplazamiento.

La velocidad final es la ltima velocidad que obtuvo un cuerpo al desplazarse un determinado tiempo

En una colisin intervienen dos objetos que ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos estn muy cerca entre si o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve intervalo de tiempo

2. Una bala de 10.0 g se dispara en un bloque de madera fijo (m = 5.00 kg). La bala se incrusta en el bloque. La rapidez dela combinacin bala ms madera inmediatamente despus de la colisin es 0.600 m/s.

Cul fue la rapidez original dela bala?

Formula de la Velocidad Final

Se despeja la Velocidad Inicial

Reemplazamos variables

Tema 4: Breve estudio de la presin[footnoteRef:6] [6: ]

19. Una pelota de ping pong tiene un dimetro de 3.80 cm y una densidad promedio de 0.084 g/cm3. Qu fuerza se requiere para mantenerla completamente sumergida bajo el agua?

En fsica, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la Intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partculas o sistemas de partculas. Segn una definicin clsica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energa.En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de fuerza es el newton que se representa con el smbolo: N, nombrada as en reconocimiento a Isaac Newton por su aportacin a la fsica, especialmente a la mecnica clsica. El newton es una unidad derivada del SI que se define como la fuerza necesaria para proporcionar una aceleracin de 1 m/s a un objeto de 1 kg de masa.

La Densidad es un concepto asociado a la fsica, una de las tantas caractersticas de la fsica, para hacer descripciones de fenmenos, es hacer mediciones, y las mediciones que se hagan estarn en relacin al fenmeno en estudio.Entre las diversas mediciones que se realizan en fsica estn las que se hacen para obtener el volumen de un cuerpo.En forma matemtica, esta definicin se puede expresar mediante la siguiente frmula.

El Volumen Igual que en geometra, en fsica suele hablarse de dimensiones, y cuando se habla de dimensiones nos estamos refiriendo a ideas tales como: ancho, largo y alto.Una dimensin fsica est relacionada con una lnea. Dos dimensiones se relacionan con una superficie. Tres dimensiones se relacionan con un cuerpo.Los cuerpos, contienen puntos a lo alto, ancho y largo, por lo tanto ocupan un lugar en el espacio.Una esfera de radio r, tiene un volumen que se calcula con la frmula

La masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es una propiedad extrnseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una magnitud escalar.

El peso es una medida de la fuerza gravitatoria que acta sobre un objeto.1 El peso equivale a la fuerza que ejerce un cuerpo sobre un punto de apoyo, originada por la accin del campo gravitatorio local sobre la masa del cuerpo. Por ser una fuerza, el peso se representa como un vector, definido por su mdulo, direccin y sentido, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra.

Una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo es una magnitud fsica escalar que se representa con la letra W y se expresa en unidades de energa, esto es en Julios o Joules (J) en el Sistema Internacional de UnidadesTrabajo (w), es la cantidad de fuerza (f) usada en un desplazamiento (d) determinado

W= F * d

El principio de Arqumedes es un principio fsico que afirma que: Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Esta fuerza1 recibe el nombre de empuje hidrosttico o de Arqumedes, y se mide en Newton (en el SI).El principio de Arqumedes se formula as:

19. Una pelota de ping pong tiene un dimetro de 3.80 cm y una densidad promedio de 0.084 g/cm3.

Qu fuerza se requiere para mantenerla completamente sumergida bajo el agua?

Gravedad

Dimetro de la pelota de ping pong

Radio de la pelota de ping pong

Densidad de la pelota de ping pong

Densidad del Agua

Volumen de la pelota

Masa

Cuando la pelota est totalmente sumergida, actan dos fuerzas sobre ella

Peso

Dirigido hacia abajo

Empuje de Arqumedes

Dirigido hacia arriba

La fuerza necesaria para mantener la pelota sumergida es la diferencia entre las dos fuerzas

Tema 5: Dinmica de fluidos[footnoteRef:7] [7: ]

21. Un gran tanque de almacenamiento, abierto en la parte superior y lleno con agua, en su costado en un punto a 16 m abajo del nivel de agua se elabora un orificio pequeo. La relacin de flujo a causa de la fuga es de 2.50 x 10-3 m3 /min. Determine a) la rapidez a la que el agua sale del orificio y b) el dimetro del orificio.

La dinmica de fluidos estudia los fluidos en movimiento y es una de las ramas ms complejas de la mecnica. Aunque cada gota de fluido cumple con las leyes del movimiento de Newton las ecuaciones que describen el movimiento del fluido pueden ser extremadamente complejas. En muchos casos prcticos, sin embargo el comportamiento del fluido se puede representar por modelos ideales sencillos que permiten un anlisis detallado

El principio de Bernoulli, tambin denominado ecuacin de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido movindose a lo largo de una corriente de agua. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinmica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en rgimen de circulacin por un conducto cerrado, la energa que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.

La energa de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:Cintica: es la energa debida a la velocidad que posea el fluido;Potencial o gravitacional: es la energa debido a la altitud que un fluido posea;Energa de presin: es la energa que un fluido contiene debido a la presin que posee.

La siguiente ecuacin conocida como "ecuacin de Bernoulli" (trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos trminos.

Donde:

V = velocidad del fluido en la seccin considerada. = densidad del fluido.P = presin a lo largo de la lnea de corriente.g = aceleracin gravitatoriaz = altura en la direccin de la gravedad desde una cota de referencia.Para aplicar la ecuacin se deben realizar los siguientes supuestos:

Viscosidad (friccin interna) = 0 Es decir, se considera que la lnea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona 'no viscosa' del fluido.Caudal constanteFlujo incompresible, donde es constante.La ecuacin se aplica a lo largo de una lnea de corriente o en un flujo laminar.La presin es una magnitud fsica que mide la proyeccin de la fuerza en direccin perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cmo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una lnea. En el Sistema Internacional de Unidades la presin se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton (N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m). En el Sistema Ingls la presin se mide en libra por pulgada cuadrada que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

21. Un gran tanque de almacenamiento, abierto en la parte superior y lleno con agua, en su costado en un punto a 16 m abajo del nivel de agua se elabora un orificio pequeo. La relacin de flujo a causa de la fuga es de 2.50 x 10-3m3/min. Determine

a) La rapidez a la que el agua sale del orificio

El caudal de agua que sale por el agujero es:

Caudal = 2.50 dm/min= 0.041(6) dm/s

La velocidad con que sale el agua por el orificio es:

El volumen de agua que sale por el orificio = seccin del tubo * velocidad del agua de salida

seccin orificio

b) el dimetro del orificio.

Dimetro = 2r

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASMdulo de fsica de la universidad nacional abierta y a distanciahttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Hookes-law-springs.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%AD.ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_internahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rapidezhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%ADmedeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Peso