Tarea 1 Introducción a La Física

Miguel Esteban Fregoso López 21-Febrero-2017

Universidad de Guadalajara Guadalajara Centro Universitario de Cienias E!atas e "ngenier#as $ivisión de Eletrónia % Co&putaión $eparta&ento de Eletrónia Lieniatura en "ngenier#a 'io&(dia )ro*esor+ ,lejandro Mr.uez Lugo "ntroduión "ntroduión a la F#sia

)/EGU, $E F3"C,

,tividad 1 14-Contrasta las ideas de ,ristóteles aera del &ovi&iento natural % el &ovi&iento violento4 El &ovi&iento natural depende de los 5 ele&entos de la naturaleza agua *uego aire % tierra6 deno&inando .ue ada osa tiene un lugar deter&inado en la naturaleza % el &ovi&iento violento no tiene su propio lugar % se es*orzara al &overse6 o&o por eje&plo aventa&os una piedra al aire4

24-8u( desubrió Galileo en su legendario e!peri&ento en la torre inlinada de )isa9 $esuvrió .ue la aeleraión de los uerpos en a#da libre no interviene el peso del objeto6 es si&ple&ente prodida por la *uerza de interaión gravitaional6 es deir6 la gravedad aelera a todos los objetos del &is&o &odo6 independiente&ente de su &asa o o&posiión4

:4-Cul es la *uerza neta sobre un arro .ue es tirado on 100 libras ;aia la dere;a % on :0 libras ;aia la iz.uierda9  :0 libras < 1:6=077711 >g .ue es igual a 1::6:=  apro!i&ada&ente ?F2@ 100 libras < 5A6:AB2:7 >g .ue es igual a 5556A2  apro!i&ada&ente ?F1@ F neta < F1  ?-F2@ F neta < 5556A2 - 1::6:= Fuerza neta < :1161=

54-8u( signiDa deir .ue algo est en e.uilibrio &enio9 Un uerpo se enuentra en e.uilibrio &enio si este se enuentra en Estado de reposo o den Movi&iento /etil#neo Uni*or&e4 )ero esto se logra solo si la *uerza resultante sobre el uerpo es nula6 es deir ero4 A4-Cul es la prueba para deir si un objeto en &ovi&iento est o no en

e.uilibrio9

La prueba para deir su un objeto en &ovi&iento esta en e.uilibrio es viendo si la veloidad .ue posee es onstante6 por eje&plo6 si una de las *uerzas .ue ata sobre un uerpo es 100 entones la .ue ;ae .ue la veloidad sea onstante es la *uerza de roe6 .ue tiene .ue valer -100 para .ue la su&a sea 04

=4-$e .u( no pudo darse uenta ,ristóteles aera de las reglas de la naturaleza para los objetos en la ierra % en los ielos9 $e la ineria .ue tiene un objeto respeto al &ovi&iento6 .ue un objeto en los ielos atuaban di*erente on respeto a la tierra4

74-8ui(n introdujo el pri&er onepto de ineria6 Galileo o eton9 , Galileo

4-Uno de tus a&igos die .ue las organizaiones burortias tienen &u;as ineria6 e pareen a la pri&era le% de eton9 Es si&ilar6 por.ue las organizaiones burortias tienen una resistenia a los a&bios4

B4-)or .u( ta&baleas ;aia adelante dentro de un autobs .ue se detiene de repente9)or .e se ta&balea ;aia atrs uando aelera98u( le%es se aplian en (ste aso9

Cuando *rena&os resulta apreiable .ue tende&os a ir ;aia adelante6 o&o si algo nos i&pulsara4 )ero resulta .ue nada nos e&puja6 sino .ue es un aso de la inercia actuando. La ineria es la propiedad de los uerpos de resistirse al a&bio del &ovi&iento . Esto .uiere deir .ue si no ata una *uerza e!terna sobre un uerpo6 este per&aneer es su estado original6 %a sea de &ovi&iento o de reposo4 Un uerpo tiende a &antener su estado de reposo ;asta .ue se le aplia una *uerza6 entones entra en &ovi&iento % regresara a su estado de reposo uando di;a *uerza se aabe444 eso es lo .ue nos pasa en el a&ión6 segui&os un &ovi&iento % uando para regresa&os a nuestro estado de reposo6 esto se aplia en la pri&era le% de eton .ue ;abla sobre la ineria4

104-En un par de *uerzas6 una tiene 20 de &agnitud % la otra 12Cul neta &!i&a es posible tener on estas dos *uerzas9Cul es la *erza neta &#ni&a posible9

La *uerza &!i&a .ue se puede lograr es suponer .ue las 2 *uerzas atan en la &is&a direión % ,ngulo6 entones solo es una su&a 20  12 < :2 La *uerza &#ni&a es la resta 20 - 12 <  suponiendo .ue una *uerza es opuesta a la otra en el &is&o ngulo % sentido4

114-Un diso de ;o>e% se disliza por el ;ielo a una rapidez onstanteEst en e.uilibrio9 )or.u(9

e die .ue un uerpo est en e.uilibrio6 uando la su&a de sus *uerzas es ero4 Lo .ue signiDa .ue no ;a% aeleraión lineal ni de rotaión4 Esto se u&ple para un uerpo en reposo % para un uerpo on veloidad onstante6 por lo tanto el diso si est en e.uilibrio4

124-Considera la *uerza nor&al sobre un libro en reposo .ue estaHsobre la superDie de una &esa6 si la &esa est inlinada de &anera .ue la superDie *or&e un plano inlinado6Ca&biar la &agnitud de la *uerza nor&al9)or .ue9 , la *uerza de soporte ;aia arriba a &enudo se le lla&a fuerza normal, la *uerza no a&biar#a por.ue as# este inlinado ;a% soporte6 algo .ue &antiene al libro en reposo4

1:4- i tiras ;orizontal&ente de una aja on una *uerza de 2006 la aja se deslizar por el piso en e.uilibrio din&ioICunta *rión ata sobre la aja9 i ;a% e.uilibrio din&io la su&a de las *uerzas es igual aero6 es deir6 200 &s la *riión es igual a ero6 por lo tanto la *riión e.uivaldr#a a -200 eton4

154-,ntes de la (poa de Galileo % eton6 algunos sabios pensaban .ue una piedra .ue se deja aer desde la punta de un &stil alto de un baro en &ovi&iento aer#a vertial&ente % llegar#a a la ubiera atrs del &stil6 a una distania igual a la .ue ;ab#a avanzado el baro &ientras la piedra a#a4 , la luz de lo .ue aptas de la pri&era le% $E eton6 8u( piensas aera de esto9 La piedra aer al pie del &stil4 Es as# por.ue la veloidad relativa entre el baro % la piedra es una4 La piedra es JarrastradaJ por la ineria .ue tiene on una veloidad ;orizontal igual a la del baro4

1A4-)iensa en el avión .ue se vuela direta&ente ;aia el este en un tra&o6 % luego regresa volando direta&ente ;aia el oeste4 ,l volar en una direión6 sigue la rotaión de la ierraK % uando viaja en la direión ontraria6 va ontra de la rotaión de la ierr4 in e&bargo6 uando no ;a% viento6 los tie&pos de vuelo son iguales en ual.uier direión6 )or .u(9

Los aviones ao&paan6 o&o todos los uerpos6 a la ierra en su rotaiónK la veloidad debida a esta rotaión de oeste a este es un t(r&ino onstante a lo largo del &is&o paralelo6 .ue se su&a sie&pre % a*eta por igual a la ierra % al &óvil por lo .ue no interviene para nada en el &ovi&iento relativo entre a&bos4

1=4- Cul es la rapidez &edia en >iló&etros por ;ora6 de un aballo .ue galopa 1A >iló&etros en :0 &inutos9 i la veloidad es onstante@6 entones la rapidez instantnea es igual a la rapidez &edia6 .ue se saa on una regla de :4 1A=0N:0<:0 >& en una ;ora6 as# .ue la veloidad &edia en O&N; es de :0 >&N;4

174-$esribe la di*erenia entre veloidad % aeleraión4

La veloidad es la distania reorrida por un uerpo entre el tie&po e&pleado para ello6 la aeleraión es el inre&ento de la veloidad entre el tie&po e&pleado6 la di*erenia es .ue la veloidad es variable % la aeleraión es onstante4

14- 8u( desubrió Galileo aera de la antidad de rapidez .ue gana una es*era ada segundo uando rueda ;aia abajo sobre un plano inlinado9 8u( le dijo eso aera de la aeleraión de la es*era9 8ue au&enta en la &is&a antidad de rapidez en los segundos suesivos6 es deir6 rueda sin a&biar su aeleraión % .ue di;a rapidez es igual a la aeleraión &ultipliada por la antidad de segundos .ue ;a estado aelerando4

1B4- 8u( veloidad ad.uiere un objeto en a#da libre a los A segundos despu(s de dejarse aer desde el reposo9 P ul es a los seis segundos despu(s9 Fór&ula
204- 8u( e*eto tiene la resistenia del aire sobre la aeleraión de los objetos .ue aen Cul es la aeleraión de ellos sin resistenia del aire9 La resistenia del aire es una *uerza &s % est dirigida en la direión ontraria a o&o se &ueven os objetos on respeto al aire ?o en la direión del aire on respeto al objeto@6 de &anera .ue su signo es negativo a la ;ora de su&ar las *uerzas sobre el objeto para alular su aeleraión6 en resu&en6 la resistenia del aire ontribu%e a la JdesaeleraiónJ los objetos4

214- Calula la rapidez pro&edio en Guepardo .ue orre 150 &etros en A segundos4 150&NAs< 2&Ns

224- Calula la aelraión de un auto&óvil ?en >&N;4s@ .ue parte del reposo % alanza 100 O&N; en 10 segundos4 a < ?Q*-Qi@Nt a< ?100 >&N;-0@N10s a<10 ON;4s

2:4-Calula la rapidez en &Ns de un aDionado a la patineta desde el reposo % aelera bajando una ra&pa durante : segundos on una aeleraión de A &Ns24 La *ór&ula de aeleraión< a
254- Una &anzana ae de un rbol % golpea el suelo en 14A segundos4 Calula .ue distania reprrió en su a#da4 Fór&ula de distania< <oQot1N2 g?tT2@ donde+ g
2A4- La luz viaja en l#nea reta on una rapidez onstante de :006000 >&Ns6 Cul es su aeleraión9  i se &ueve a veloidad onstante en l#nea reta no ;a% aeleraión

2=4- Qas &anejando ;aia el norte por una arretera4 Entones6 sin &odiDar la rapidez6 to&as una urva % o&ienzas a dirigirte ;aia el este4 a@ u veloidad a&bia9 b@ ,eleras96 E!plia tus respuestas4 u veloidad a&bia por.ue no tienes la &is&a direión %No sentido6 o aeleras por.ue la rapidez no la &odiDas4

274- eala un eje&plo de algo .ue tenga una rapidez onstante % al &is&o tie&po una veloidad variable4 )uedes desribir un eje&plo de algo .ue tenga una veloidad onstante % una rapidez variable9 ustenta tu respuesta4 )or eje&plo un &ovi&iento rotaional o irular on rapidez onstante6 a.u# la rapidez es onstante6 pero la veloidad var#a por.ue onstante&ente se a&bia la direión del objeto4 ,l rev(s no puede ser6 %a .ue al variar la rapidez la veloidad ta&bi(n var#a ?%a .ue la rapidez no es otra osa .ue el &ódulo de la veloidadK al variar la pri&er neesaria&ente var#a la segunda@4

24-upón .ue las tres bolas del ejeriio 1B parten al &is&o tie&po de las partes superiores6 Cul llega pri&ero al suelo9 )or .u(9 La segundo bola6 )or el ngulo de inlinaión del plano4

2B4-upón .ue un objeto en a#da libre tuviera un velo#&etro Cunto au&entar#a su indiaión de veloidad en ada segundo de la a#da9

La veloidad au&entar#a en B6&Ns por ada segundo o sea B6&Ns26 es deir6 la aeleraión de la gravedad

:04- ,lguien .ue est parado al borde de un preipiio6 lanza una pelota asi direta&ente ;aia arriba6 on deter&inada rapidez6 % otra asi direto ;aia abajo on la &is&a rapidez iniial4 i se despreia la resistenia del aire6 Cul pelota tiene &a%or rapidez ando llega ;asta el *ondo de la barrana9 i despreia&os la resistenia del aire pode&os deir .ue la .ue llega &s rpido es la .ue tira ;aia arriba por .ue la *uerza de gravedad ata durante &s tie&po lo .ue e.uivale a &s veloidad Dnal

:14- Un pro%etil se lanza vertial&ente ;aia arriba6 % la resistenia del aire es despreiable4 Cundo es &a%or la aeleraión de la gravedad+ ia&dp sube6 en la parte &s alra o uando desiende9 )or .u(9 La aeleraión de la gravedad es una onstante as# .ue sie&pre vale lo &is&o ?esto para e*etos prtios@ a;ora bien uando el pro%etil sube la aeleraión de la gravedad es negativa es deir lo tiende a *renar % uando el pro%etil va ;aia abajo es positiva6 esto es lo aelera ?le au&enta su veloidad@4

:24- $os es*eras se sueltan al &is&o tie&po6 desde el reposo6 en el e!tre&o iz.uierdo de las pistas , % '6 de igual longitud6 .ue se ven abajo4 Cul de las dos llega pri&ero al Dnal de su pista9

,&bas llegarn a la &is&a veloidad %a .ue la es*era b au&enta &s rpido su veloidad %a .ue est en &a%or a#da pero al subir por la urva al Dnal de la pista desaelera ;asta llegar a la &is&a veloidad4

::4-For&ula dos preguntas de opión &ltiple para o&probar la distinión .ue ;aen tus o&paeros entre veloidad % aeleraión4 a. Como se defne la velocidad:

14 Co&o el a&bio de veloidad en el tie&po 24 Co&o la variaión de la posiión :4 Co&o la variaión de la distania en un intervalo de tie&po 54 Co&o el au&ento de la aeleraión on respeto a la veloidad b. Como se defne la aceleración

14 Co&o el a&bio de veloidad en el tie&po 24 Co&o la variaión de la posiión :4 Co&o la variaión de la veloidad en un intervalo de tie&po 54 Co&o el au&ento de la aeleraión on respeto a la veloidad

:54- Cul es la veloidad instantnea de un objeto en a#da libre da 10 segundos despu(s de ;aber partido del reposo9 Cul es su veloidad pro&edio durante este intervalo de 10 segundos9 8u( altura ;abr a#do drante ese tie&po9 La veloidad instantnea
:A4-Es sorprendente6 pero &u% poos atletas pueden saltar a &s de 2 pies?=0 &@ sobre el piso4 Usa d<1N2 gt T2 % despeja el tie&po .ue tarda uno en subir en un salto vertial de 2 pies4 , ontinuaión &ultipl#alo por 2 para onoer el Vtie&po en el aireW+ El tie&po .ue los pies de uno no toan el piso4 t
:=4-Una vez .ue la aja se desliza6 Con .u( *uerza debes e&pujarla para &antenerla en &ovi&iento a veloidad onstante9 Con una *uerza igual a la *uerza opuesta de la *rión4

:74- 8u( relaión tiene la &asa on la ineria9 La &asa &ide la antidad de &ateria en un objeto6 &ientras .ue la tendenia de un objeto *#sio a resistir a&bios en el &ovi&iento6 es lla&ado ineria o&o lo e!plia la pri&era le% de eton6 la relaión es .ue los objetos on &s &asa tienen &s ineria6 %a .ue son &s di*#iles de &over4

:4- Cu es el peso apro!i&ado de una ;a&burguesa de un uarto de libra %a oinada9 &<1N5lb  ?065A71 gN1 lb@ < 06115: Og )<06115:  B6 &Ns2 < 16120 

:B4- La aeleraión es direta&ente proporional a la &asa6 o es inversa&ente proporional a la &asa9 $a un eje&plo La aeleraión es inversa&ente proporional a la &asa6 al au&entar la &asa la aeleraión dis&inu%e por lo .ue es inversa&ente proporional6 % esto se puede ver &u% laro en la *ór&ula de *uerza6 &asa % aeleraión4 F<&4a ------ a
504- i la &asa de un blo.ue .ue se desliza au&enta al triple % al &is&o tie&po la *uerza neta au&enta al triple4 Có&o se o¶ la aeleraión .ue resulta on la aeleraión original9 a
524-i dos objetos del &is&o ta&ao aen por el aire on distintas rapidees6 Cul enuentra la &a%or resistenia del aire9

El .ue alanza &enor rapidez es el .ue o*ree &a%or resistenia al aireK o&o la *uerza de aeleraión la ejere la tierra6 el roe del aire dis&inu%e esa *uerza6 ;aiendo &enor la aeleraión4

5:4-La *uerza neta .ue ata sobre un objeto6 % la aeleraión .ue resulta6 sie&pre tienen la &is&a direión4 Lo puedes de&ostrar on un arrete4 i tiras del arrete ;orizontal&ente ;aia la dere;a6 en .ue direión rodar9 Xaia la dere;a 554-usie &all tiene un peso de :004 Calula su &asa &
5A4-Calula la *uerza ;orizontal .ue debe apliarse para produir una aeleraión de 14 gra&os en un diso de ;o>e% de 142 Og6 .e se enuentra sobre una superDie ;orizontal6 sin *rión4 F<&4a F<142R14RB4 --- 2141B 

5=4-Co&o un objeto pesa &enos en la superDie de la Luna .ue en la superDie de la ierra6 endr &enos ineria en la superDie de la Luna9 El onepto de ineria tanto en la luna o&o en la tierra es el &is&o prinipio

574-u &ano va#a no se lesiona uando la golpeas on suavidad ontra un &uro4 )or .u( se lesionar#a si lo ;iieras sujetando en ella una arga pesada9 Cul es la le% de eton .ue se aplia &ejor a.u#9 )ara .ue tu &ano se lesione es neesario apliar una *uerza .ue la lasti&e6 segn la egunda Le% de eton+ Fuerza < Masa ! ,eleraión i tu &ano est va#a al golpear6 la &asa es pe.uea6 % la *uerza on la .ue ;oa ontra el &uro es pe.uea % no te ausa una lesión4 En a&bio6 si tienes un objeto pesado la &asa de tu &ano au&enta % por lo tanto au&enta la *uerza on la .ue ;oa ontra el &uro4 a&bi(n podr#a&os inluir la terera le% %a .ue dependiendo on la *uerza .ue golpees es el &uro es la &is&a *uerza .ue se te invertir4

54-8u( es &as orreto deir de una persona .ue sigue una dieta6 .u( est perdiendo &asa o .ue perdiendo peso9

 Masa es la antidad de &ateria en el espaio6 sin e&bargo6 el peso depende tanto de la aeleraión o&o de la &asa4 i a&bia&os la &asa6 ta&bi(n &odiDa&os el peso6 pode&os deir .ue se pierden a&bas4

5B4-E!plia ó&o la pri&era le% de eton de &ovi&iento se puede onsiderar una onseuenia de la segunda le% de eton4 La pri&era le% de eton nos die .ue todo uerpo tiende a per&aneer en su estado orignal al &enos .ue una *uerza e!terna altere di;o estado6 pero al &o&ento de apliar di;a *uerza (sta su*rir una aeleraión6 .ue es direta&ente proporional al *uerza .ue se aplió para &over di;o uerpo pero inversa&ente proporional a su &asa4 A04-Un auto de arreras viaja por una pista a veloidad onstante de 200>&N;4 8u( *uerzas ;orizontales atan sobre (l % ual es la *uerza neta .ue ata sobre (l9

i el auto se &antiene en &ovi&iento este su*re de sola&ente dos *uerzas ;orizontales+ 14-la *uerza neta a la .ue est so&etido para &overse 24-la *uerza de *riión .ue va en sentido opuesto al &ovi&iento

A14-Cunta *uerza ata sobre una &oneda lanzada uando est a la &itad del a&ino de su altura &!i&a9 Cul *uerza ata sobre ella uando alanza su altura &!i&a9 ? o to&es en uanta la resistenia del aire@4

La antiad de *uerza .ue ata es igual a su aelraión por la &asa de la &oneda6 % al llegar a su altura &!i&a la *uerza neta es la .ue ata %a .ue al alanzar su veloidad ter&inal (sta se ;ae ero4

A24-Un re*rn die+ Vo es la a#da la .ue duele6 es la parada tan repentinaW4  radue lo anterior en le%es de eton del &ovi&iento4

En (ste re*rn se puede apliar la segnda % tereera la de eton6 la segunda por.ue ata la &asa la aeleraión .u eson *atores i&portantes para deter&inar la *uersza on la .ue va a aer el objeto6 % la terera le% de eton po.ue di;a *uerza ser apliada al &is&o uerpo al &o&ento del ontato on el suelo4  a&bi(n lo pode&os plantear .ue un objeto en a#da no siente %a .ue va en a#da libre6 el ;o.ue ontra el objeto .ue *rene di;a a#da serpa lo .ue doler por lo .ue pode&os ta&bi(n &ani*estar la pri&era le% de eton4

A:4-Un artu;o de dina&itas6 ontiene *uerza9 i ontiene *uerzas6 podr#an ser e!pansivas6 la &ejor &anera de o&probarlo es .ue si lo pone&os en una asa por eje&plo6 al &o&ento de detonar la dina&ita se distruir todo lo .uese interponga a su paso ;asta .ue di;a *uerza se aabe4

A54-Un a&igo te die .ue antes de .ue la *uerza del ejeriio anterior alane su veloidad ter&inal6 inre&enta su rapidez on*or&e dis&inu%e su aeleraión Ests de auerdo o no on este a&igo9 )or .u(9 o %a .ue al &o&ento en .ue la aeleraión ter&ina se die .ue la rapidez es ter&inal 6es deir igual a 06 &ientras la aleraión dis&inu%e6 la rapidez ta&bi(n4

AA4-Cuando un auto&óvil se &ueve en reversa6 al regresar por un a&ino % el ondutor *rena4 En .u( direión va la aeleraión del arro9  ,ntes de *renar la aeleraión es positiva %a .ue el auto&óvil tiene una veloidad pero en el &o&ento .ue el ondutor pisa el *reno e&pieza a ser negativa %a .ue e!iste una desaeleraión6 si lo e!plia&os on vetores6 si el ondutor *rena6 el vetor aeleraión va en sentido ontrario al vetor veloidad4

A=4-'ajo .ue ondiión estar en e.uilibrio una es*era de &etal .ue ae en un l#.uido visoso9 La es*era alanzar el e.uilibrio uando la su&a de la *uerza de *riión entre la es*era % el l#.uido6 &s el e&puje ;aia arriba .ue ejere el l#.uido sobre la es*era6 es deir6 el peso del l#.uido desalojado por la es*era6 sean iguales % la aeleraión se ;ae 04

A74-Cunta aeleraión tiene un Yu&bo 757 on :0600Og de &asa6 al despegar6 uando el e&puje de ada uno de sus uatro &otores es de :060009 ,g F<:06000?5@<12000 ,<1206000N:06000< 5 &Ns2

A4- )ara o&probar el aprendizaje de un o&paero de lase sobre la di*renia entre &asa % peso4 8u( le preguntar#as usando dos preguntas de opión &ltiple9 14-Cul es la di*erena entre &asa % peso9 a@ o ;a% di*erenia b@ Masa es la antidad de &ateria en el espaio6 sin e&bargo6 el peso depende tanto de la aeleraión o&o de la &asa4 i a&bia&os la &asa6 ta&bi(n &odiDa&os el peso6 pode&os deir .ue se pierden a&bas4 @ )eso es la antidad de &ateria en el espaio6 sin e&bargo6 la &asa depende tanto de la aeleraión o&o del peso4 24-8u( es &as orreto deir de una persona .ue sigue una dieta6 .u( est perdiendo &asa o .ue perdiendo peso9 a@Est perdiendo peso b@Est perdiendo a&bas @Est perdiando &asa

AB4-,ntes de entrar en órbita6 una astronauta tiene AAOg de &asa4 ,l estar en órbita6 on una &ediión se deter&ina .ue una *uerza de 100 ;ae .ue se &ueva on una aeleraión de 14B0 &Ns24 )ara reobrar su peso iniial6 $eber#a ponerse a dieta6 o o&enzar a o&er &s ;oolates9 &