TRABAJO COLABORATIVO 2
JUAN CAMILO MORALES HUERFANO ELVIS JONATHAN ORDOÑEZ EDWIN FIDEL URUEÑA BYRON MANUEL BOJATO
Alexander Flores Ingeniero
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES 2014
OBJETIVOS
Incorporar conceptos fundamentales de la física para poder ser aplicados a la vida profesional.
Adquirir habilidades, lógicas
y matemáticas que contribuyan solucionar
problemas físicos reales.
Conceptualizar diferentes temas de la física clásica.
Recordar temas vistos anteriormente.
Consolidar un equipo de trabajo ameno y colaborativo, dentro del cual se logre interactuar el conocimiento adquirido de los temas abordados en la unidad 2
Tema 1: Energía de un sistema Problema 3 LEY DE FUERZAS DE RESORTES La ley de fuerza para el resorte es la Ley de Hooke. Conforme el resorte está estirado (o comprimido) cada vez más, la fuerza de restauración del resorte se hace más grande y es necesario aplicar una fuerza mayor. Se encuentra que la fuerza aplicada F es directamente proporcional al desplazamiento o al cambio de longitud del resorte. Esto se puede expresar en forma de una ecuación.
O con X 0 = 0 , F = kX Como se puede ver la fuerza varía con X. Esto se expresa diciendo que la fuerza es una función de la posición. La k en esta ecuación es una constante de proporcionalidad y comúnmente se llama la constante del resorte o de la fuerza restauradora. Mientras mayor sea el valor de k, más rígido o fuerte será el resorte.
TRABAJO REALIZADO POR RESORTES El trabajo también lo puede realizar una fuerza que varía en magnitud o dirección durante el desplazamiento del cuerpo sobre el que actúa. Un ejemplo de una fuerza variable que hace un trabajo es un resorte. Así cuando se tira lentamente de un resorte, la fuerza necesaria para estirarlo aumenta gradualmente a medida que el resorte se alarga. Considere una masa m ligada horizontalmente a un resorte. Al aplicar una fuerza sobre la masa, a fin de estirar el resorte, se logra que la masa m se desplace respecto a la posición X 0 que ocupaba inicialmente. Si se realiza este movimiento con velocidad constante, es evidente que la masa no gana energía cinética, y si el movimiento se realiza horizontalmente tampoco gana
energía potencial gravitatoria. ¿En qué tipo de energía se ha convertido el trabajo realizado sobre la masa al desplazarla? La fuerza ejercida según la Ley de Hooke es : O simplemente la pendiente de la gráfica es k. con X. La fuerza promedio (
=-k se incrementa uniformemente
prom) es: Si
Así el trabajo realizado al estirar o comprimir el resorte es:
El trabajo realizado es:
El trabajo de estirar un resorte de la posición X 1 a X2 es:
Byron Manuel Bojato
Tema 4: Breve estudio de la presión
Problema 16
Una mujer de 50.0 kg se equilibra sobre un par de zapatillas con tacón de aguja. Si el tacón es circular y tiene un radio de 0.500 cm, ¿qué presión ejerce sobre el piso?
Conceptos necesarios para resolver un problema sobre presión
La presión es igual a la fuerza por el área. La fuerza es igual a la masa por la aceleración de la gravedad El área del círculo es igual pi por radio al cuadrado Primero es necesario resolver el área del círculo, luego es necesario resolver la fuerza y por ultimo resolver la presión.
Elvis Jonathan Ordoñez
Tema 4: Breve estudio de la presión
Problema 19
Una pelota de Ping-pong tiene un diámetro de 3.80 cm y una densidad promedio de 0.084 0g/cm3. ¿Qué fuerza requiere para mantenerla completamente sumergida bajo el agua?
Conceptos necesarios para resolver un problema sobre presión
Como el agua tiene una densidad en tonces hay que hallar su peso Luego la diferencia de estos dos pesos es la fuerza que hay que emplear para mantenerla sumergida en el agua. Cuando la pelota está totalmente sumergida, sobre de ella actúan dos fuerzas: el peso y la densidad del agua. FORMULAS Volumen de una esfera V=¶*r³*4/3 MASA m=Vd PESO P = mg
Juan Camilo Morales
Tema 5: Dinámica de fluidos
Problema 24
En el caso de la dinámica de fluidos lo que nos interesa es un fluido que se mueve a través de una tubería, o un cauce. Para ello es importante el concepto de flujo, el cual hace referencia al desplazamiento de un líquido en un punto del espacio. Si la velocidad de un fluido es constante en el tiempo en cualquier punto, se dice que el flujo es estacionario. Este tipo de flujo es muy común en movimiento de fluidos a bajas velocidades. Cuando no hay un desplazamiento relativo de los elementos de masa del fluido, es decir cuando todos se mueven a la misma velocidad, se dice que el flujo es laminar. En un flujo no estacionario la velocidad de las partículas, o de los elementos del fluido, varían en función del tiempo. Cuando un flujo cambia en forma muy brusca se dice que es turbulento. Los conceptos básicos de la dinámica de fluidos se han planteado para flujos estacionarios, incompresibles y no viscosos.
¿Cómo se mide el flujo? Los fluidos se pueden mover en sistemas cerrados como tuberías o en sistemas abiertos como ríos y canales, en los cuales existe una superficie libre.
FORMULAS
Edwin Fidel Urueña
Solución problema 11 Tema 3: Cantidad de movimiento Lineal y colisiones
Una bola de 0.150 kg de masa se deja caer desde el reposo a una altura de 1.25 m. Rebota en el suelo para alcanzar una altura de 0.960 m. ¿Qué impulso le da el piso a la bola?
Elvis Jonathan Ordoñez
Solución Problema 19
Tema 4: Breve estudio de la presión
Una pelota de Ping-pong tiene un diámetro de 3.80 cm y una densidad promedio de 0.084 0g/cm3. ¿Qué fuerza requiere para mantenerla completamente sumergida bajo el agua?
V=¶*r³*4/3 →
V = 7.9587 cm³
Como la densidad del agua es de 1.04gr/cm³, ±, en tonces el peso que desaloja es de: PA= 7.9587/1.04 = 7.6525971 grms. El peso de la pelota es: PP = 7.9587*0.084 = 0.6685308 grms. Luego la diferencia de estos dos pesos es la fuerza que hay que emplear para mantenerla sumergida en este agua. dif = 7.6525971 - 0.6685308 = 6.984*10^-3 N Pasando todo a unidades del SI, el diámetro de la pelota es 2r = 3.80 x 10^-2 m y la densidad es d = 84 kg/m³
El volumen de la pelota es V = 4/3 π r³ = 4/3 x 3.14 x (1.90 x 10^-2)³ = 28.73 x 10^-6 m³
y su masa es m = V d = 28.73 x 10^-6 x 84 = 2.413 x 10^-3 kg Cuando la pelota está totalmente sumergida, sobre de ella actúan dos fuerzas: - El peso
P = mg = 2.413 x 10^-3 x 9.81 = 23.7 x 10^-3 N, dirigido hacia abajo
- El empuje de Arquímedes Fa = V dA g = 28.73 x 10^-6 x 1000 x 9.81 = 281.9 x 10^-3 N, dirigido hacia arriba, siendo dA = 1000 kg/m³ la densidad del agua. La fuerza necesaria para mantener la pelota sumergida es la diferencia entre estas dos fuerzas entonces sus valores son: F = Fa - P = (281.9 - 23.7) x 10^-3 = 258.2 x 10^-3 N = 0.2582 N
Juan Camilo Morales
Solución problema 24
Tema 5: Dinámica de fluidos
A través de una manguera contra incendios de 6.35 cm de diámetro circula agua a una relación de 0.012 0 m3/s. La manguera termina en una boquilla de 2.20 cm de diámetro interior. ¿Cuál es la rapidez con la que el agua sale de la boquilla?
Respuesta: Hay que tener en cuenta que la relación de 0.0120 m 3/s es el mismo caudal Entonces para hallar la rapidez con la que sale el agua de la boquita tendríamos que pasar el diámetro de la boquilla a metros cuadrados, porque se divide el caudal sobre la sesión de la boquilla. Diámetro = 2.20 cm = 0.022 m s = pi*(1/2d)2 Reemplazamos S= pi*(0.5*0.022)2 = 3.8*0.000121 m 2 V= Caudal / s
Edwin Fidel Urueña
CONCLUSIONES
A través del desarrollo de los ejercicios, se logró poner en prácticas los diversos contenidos temáticos abordados en la unidad 2, así como también recordar temas vistos en la anterior unidad.
Se potencializó el desarrollo de habilidades lógicas y matemáticas que serán de gran utilidad en la solución de problemas reales asociados a la física, que son inherentes al entorno laboral en el cual se aspira ejercer.
El desarrollo del trabajo de colaborativo fue ameno y se observó el interés de los participantes en compartir sus aportes y consolidar el trabajo final.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
TORRES, Diego Alejandro, (2012) Modulo Virtual de Física General, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD.
