FÍSICA GENERAL CÓDIGO: 100413
FASE 3- TRABAJO COLABORATIVO-UNIDAD 1
UNIDAD No 1 MEDICIÓN Y CINEMÁTICA.
Presentado a: Javier Francisco Rodríguez Mora Tutor
Entregado por: Emerson David Montes Petro Código: 15676522
Rosa Isela Escudero Verona Código: 1067292724 Jorge Luis Padilla Urzla Código: 98656149 Juan Guillermo Sánchez Tapia Código: 1063293641 Grupo: 100413_45
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA FECHA: Marzo 19/2017 CIUDAD
INTRODUCCIÓN
El siguiente trabajo tiene como finalidad profundizar y hacer una transferencia de todos los temas abordados en la primera unidad de este curso. Este trabajo pretende ser una pequeña guía para resolver los problemas de física evitando las confusiones más usuales. No obstante no existe un sistema que resuelva los problemas de física, sino que, cada uno, presenta una faceta que hemos de descubrir haciendo uso de nuestra razón. En esta fase la cual es la fase 3 se trabajara con el tema Medición y Cinemática, para saber un poco sobre esto decimos que: Medimos para conocer mejor el mundo a nuestro alrededor. La medición es la piedra angular de la metodología científica. Al medir, expresamos alguna característica de algún objeto o sistema en términos de un estándar conocido. Este estándar conocido es lo que llamamos la unidad de medida y el mismo depende del sistema de medición que utilicemos. La cinemática es la parte de la mecánica en física que estudia y describe el movimiento de los objetos. La cinemática se basa en la descripción del movimiento usando explicaciones, números y ecuaciones que incluyen la distancia, desplazamiento, rapidez, velocidad y aceleración. Este trabajo no pretende ser un chuletario de los distintos tipos de problemas y como solucionarlos, sino sólo una iniciación básica en el “arte de resolver” problemas de física. El planteamiento de las ecuaciones que intervienen en los procesos físicos es, a nivel general, algo complicado, puesto que son muchos los fenómenos que pueden presentarse. En este trabajo iremos desgajando los distintos procesos que pueden darse y las ecuaciones involucradas.
TRABAJO COLABORATIVO DE LA UNIDAD 1: FÍSICA Y MEDICIÓN. Ejercicio No 1. Estudiante que realiza el Rosa Isela Escudero Verona Estudiante que Emerson David Montes ejercicio: revisa el ejercicio: Un barco de carga debe llevar las provisiones a 4 islas, cuyos nombres son Angaro (A), Belinton (B), Cadmir (C) y Drosta (D). El barco inicia su viaje desde el puerto de la isla Angaro hasta la isla Belinton, recorriendo d1 km de distancia, en una dirección A1° al suroeste. Luego navega de la isla Belinton a la isla Cadmir, recorriendo d2 km en una dirección de A2° al noroeste. Por último, se dirige a la isla Drosta, navegando d3 km hacia el norte. A. Exprese los desplazamientos , y , como vectores de posición, es decir, en términos de los vectores unitarios ( ̂ y )̂ como vector cartesiano, en términos de los vectores unitarios ( ̂ y )̂ B. Determine el vector desplazamiento total C. ¿Para regresar de la isla D a la isla de partida A, qué distancia debe recorrer y en qué dirección geográfica? D. Represente gráficamente en un plano cartesiano a escala, la situación planteada (Utilice un software graficados como por ejemplo, GEOGEBRA), es decir, los primeros tres desplazamientos y el desplazamiento total Datos del ejercicio Desarrollo del ejercicio Explicación y/o justificación y/o regla utilizada en el proceso realizado:
Veamos Dirección norte: eje x positivo Dirección oeste: eje y positivo
DATOS A1°(Grados)
32,2
A2°(Grados)
13,7
d1 (km)
15,1
d2 (km)
10,3
d3 (km)
40,8
Coordenadas de los puntos de cada puerto utilizo la notación de pares ordenados para determinar vectores: (x,y)= ("# $% ) : , : &, '() , ° ; &, )+, , ° : , '() , ° , ; , )+, , ° : , , ; , , ; ,
RESPUESTAS : :
, ; , , ; , , ; , : , ; , , ;
A.
B.
C.
|
, ; |
,
,
,
, ; , , ; , ;
,
, ,
, !
, ; , ,
Los vectores de desplazamiento entre cada punto: : , ; , : , ; , , ; , , ; , : , ; , , ; , , ; El vector para llegar al punto de partida es DA=0A-0D ,
, ;
,
, ;
,
, ;
,
En este proceso se utilizan las fórmulas de vectores magnitud y dirección, las cuales nos facilita la realización del ejercicio planteado.
D.
La distancia es | El rumbo , -./0 , ,
|
, ; 12345 0
,
, & !
&, ° 3/ 67839975/ :28
Corresponde al tercer cuadrante.
Observaciones (Espacio exclusivo para el estudiante que realiza la revisión del ejercicio) :
3:-3
Ejercicio No 2. Estudiante que realiza Rosa Isela Escudero Verona Estudiante que Emerson David Montes el ejercicio: revisa el ejercicio: Una partícula que describe una trayectoria en línea recta hacia la derecha, está condiciona a moverse según la ecuación x(t)=D1 m+ (D2 m/s)t-(D3 m2/s2)t2, donde “x” representa la posición de la partícula en metros y “t” el tiempo en segundos. A. Determine la velocidad inicial, posición inicial y aceleración inicial de la partícula (Esto es para t=0 s). B. ¿En qué instante “t” la partícula tiene velocidad cero? C. ¿Cuánto tiempo después de ponerse en marcha regresa la partícula al punto de partida? D. ¿En qué instantes t la partícula está a una distancia de x1 m de su punto de partida? E. Que velocidad (magnitud y dirección) tiene la partícula en cada uno de esos instantes? Dibuje las gráficas: x-t, Vx-t y ax-t para el intervalo de t = 0.0 s a t = t1 s. NOTA: Para las gráficas utilice un programa graficador como lo puede ser GEOGEBRA. Datos del ejercicio Desarrollo del ejercicio Explicación y/o justificación y/o regla utilizada en el proceso realizado:
Remplazamos valores la posición es: ; , , , A)la velocidad es la derivada de la posición < , =, - ; 1. 93138.975/ 3: 1. 6387>.6. 63 1. >315976.6.
DATOS D1 (m)
13,7
D2 (m/s) 2
16,1 2
D3 (m /s )
18,1
x1 (m)
3,9
t1 (s)
3,1
.
D.8. -
RESPUESTAS A. B. C. D. E.
;
,
,
-
-
, ! ; < ! ; . : =, , =,
,
=,
,
=,
! :
12345 ! :
:
, , , ,= ; , : 31 5-85 3: /34.-7>5 < , =, ∗ , ! , = @.97. 1. 7AB27386. :
,
5/:-./-3
∶ ;
=, -
, ! ; <
,
, =,
12345 -
! ; . :
,
! :
=,
! :
C= regresa cuando x=0 ; luego , , , ; 392.975/ 63 :342/65 48.65 Sus raíces son , : ; el otro valor es negativo fuera del dominio D) resolvemos para x=3,9 m , , ,
,=
; , : 31 5-85 3: /34.-7>5
Dada la posición inicial es 16,1 m , pasa una sola vez por 3,9 m F <
,
=, ∗ ,
!
, = : @.97. 1. 7AB27386.
En este proceso se utilizan las reglas o formulas del Movimiento en una Dimensión, en él se encuentran todas formulas necesarias para la realización del ejercicios.
Observaciones (Espacio exclusivo para el estudiante que realiza la revisión del ejercicio) :
Ejercicio No 3. Estudiante que reavisa el ejercicio: Un móvil que se desplaza en un plano horizontal tiene velocidad inicial G# >7; ̂ >7H Î J/L en un punto en donde la posición relativa a cierta roca es M# 87; ̂ 87H Î J. Después de que móvil se desplaza con aceleración constante durante - s, su velocidad es GN >O; ̂ >OH Î J/L. A. ¿Cuáles son las componentes de la aceleración? B. ¿Cuál es la dirección de la aceleración respecto del vector unitario ̂ ? C. Si el pez mantiene aceleración constante, ¿dónde está en t = 20.0 s y en qué dirección se mueve? Datos del ejercicio Desarrollo del ejercicio Explicación y/o justificación y/o regla utilizada en el proceso realizado: A. ¿Cuáles son las componentes de la aceleración? DATOS → p M#Q î M#b Ĵ sJ Vix (m/s) 3,8 Estudiante ejercicio:
que
realiza
el
Emerson Montes
mn
Viy (m/s)
2,8 9,4 6 9,5 6,5 7,7
→
PQ U 0,28 W XYJZY[\[]\ ^\ PX\_\MPX`ó[
P
P
P
P
z
rix (m) riy (m) t1 (s) Vfx (m/s) Vfy (m/s)
tn
P ]
V
Pb
B.
e
C.
M
0,52
J XYJZY[\[]\ ^\ PX\_\MPX`ó[ Ld
61,7i j141,4 ̂ 166 Î l J ZYL`X`ó[ ZPMP ]
20L
>7; ̂ >7H Î J/L
XY[L]P[]\ ]u L
vN
RESPUESTAS A.
G#
>O; ̂ >OH Î J/L vN vw ]u
p >O; ̂ >OH Îs
vNQ
v#Q ̂
6,5
3,8 ̂ 7,7 9,5
d,{ |,}
̂
~,| |,}
]u
vNb
Î • J/L d
]u
v#b Î
>7; ̂ >7H Î
J/L
2,8 J Ld 0,28 ̂
2,7 ̂
4,9Î J/L d 9,5
0,52 Î J/L d
Dirección 166 e ]P[€u • ‚ 141,4 49,6i XY[ M\LZ\X]Y P ̂
PQ
0,28
U
XYJZY[\[]\ ^\ PX\_\MPX`ó[ J 0,52 d XYJZY[\[]\ ^\ PX\_\MPX`ó[ L
Pb
VW
B. ¿Cuál es la dirección de la aceleración respecto del vector unitario ̂ ? e
]P[€u
Pb PQ
e
]P[€u
0,52 0,28
e
61,7i C. Si el pez mantiene aceleración constante, ¿dónde está en t = 20.0 s y en qué dirección se mueve?
]
20L
M ]
Mw ƒ
vw ]
M 20
9,4 ̂
M 20
j 9,4
M
j141,4 ̂
u
P ] d d
6Î 3,8 ̂ 2,8 20 1 0,28 ̂ 0,52 ̂ 20 d 2 76
56 ̂
6
56
166 Î l J ZYL`X`ó[ ZPMP ]
104 Î l J 20L
Dirección 166 ]P[€u • ‚ 49,6i XY[ M\LZ\X]Y P ̂ 141,4 Observaciones (Espacio exclusivo para el estudiante que realiza la revisión del ejercicio) : e
Ejercicio No 4. Estudiante que Emerson Montes Estudiante que realiza el ejercicio: revisa el ejercicio: Sobre una mesa de aire plana se encuentra un disco de masa m. En determinado instante de tiempo, se golpea el disco de tal manera que éste adquiere una velocidad de v1 m/s. El disco sale de la mesa, como consecuencia de la velocidad que lleva y utiliza un tiempo de t1 s para impactar el suelo. A. Determine la posición (x,y) de impacto del disco sobre el suelo. ¿Cuál es la altura de la mesa? B. Determine la magnitud y ángulo de la velocidad de impacto del disco sobre el sobre suelo. C. Asumiendo que el disco rebota con el mismo ángulo y velocidad de impacto, determine el alcance horizontal y altura máxima, después del impacto. Datos del ejercicio Desarrollo del ejercicio Explicación y/o justificación y/o regla utilizada en el proceso realizado: A- Determine la posición (x,y) de impacto del disco sobre el suelo. ¿Cuál es la altura de la mesa?
DATOS v1 (m/s)
24 1,5
t1 (s) RESPUESTAS A.
„ 11,025 J (altura de la mesa) ", $
B.
…v … e
C.
24 1,5 , 0 28,14 J/L
31,5° PZMY" †
72,02J
‡
„
Para
1 ˆ] d 2
]u L
tenemos
1 9,8 J/L d 1,55 2
$
0
0
„
0
„
„
11,025 J (altura de la mesa)
", $
4,8 J/L d 2,25 L
d d
24 1,5 , 0
Porque "
vu ]
B. Determine la magnitud y ángulo de la velocidad de impacto del disco sobre el sobre suelo. vb
ˆ]u
9,8 J/L d 1,5 L
vb
14,7 J/L d
vQ
vu
24 J/L
…v …
‰vQd
vbd
24
…v …
792,09 J/L
14,7 d J/L
d
…v … 28,14 J/L Dirección con respecto a i 14,7 ‚ 24
e
]P[€u •
e
31,5° PZMY" C. Asumiendo que el disco rebota con el mismo ángulo y velocidad de impacto, determine el alcance horizontal y altura máxima, después del impacto
2ˆ $ Para
$#
$ $#
2ˆ $U’Q
$U’Q
d vb#
$Š‹Œ V• Ž#••• t• ‘i
Como
$U’Q
d vbN
vb#d 2ˆ
0 , obtenemos v#d
√792,09 J/L d L\[ 31,5 2 9,8 J/L d
792,09 0,273 J 19,6
d
$U’Q
11,03 J
Alcance horizontal v#d L\[ 2e $
†
†
72,02J
√792,09 J/L d L\[ 63° 9,8J/L d
Observaciones (Espacio exclusivo para el estudiante que realiza la revisión del ejercicio) :
Ejercicio No 5. Estudiante que realiza Emerson Montes Estudiante que el ejercicio: revisa el ejercicio: A lo largo de una circunferencia de r1 cm de radio, una partícula se mueve en sentido contrario manecillas del reloj, con una rapidez angular constante de ” rad/s. En un tiempo t=0.0 s, la partícula tiene una coordenada de x1 cm en el eje “x” y se mueve hacia la derecha. A. Determine la amplitud, periodo y frecuencia de la partícula. B. Determine la ecuación de movimiento de la partícula, por medio de la cual, se pueda obtener el valor del ángulo descrito por la partícula en cualquier instante de tiempo. C. calcule la velocidad tangencial y la aceleración centrípeta D. ¿En qué posición (x, y) se encuentra la partícula en un tiempo “t” de t1 s? Datos del ejercicio Desarrollo del ejercicio Explicación y/o justificación y/o regla utilizada en el proceso realizado: A. Determine la amplitud, periodo y frecuencia de la partícula
DATOS r1 (cm)
” (rad/s) X1 (cm) t1 (s) RESPUESTAS A.
PJZ_`]•^
9,1 2,1 1 0,5
PJZ_`]•^ Z\M`Y^Y
Z\M`Y^Y 9,1 XJ
2,99 L
–M\X•\[X`P
0 0,33 —˜
B.
e
1,46 ™
2,1 ] MP^
C.
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40,13 XJ/L d
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7,23 , 5,53 XJ
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–
0,33 L €u
Mu XJ
9,1 XJ
6,28 MP^ 2,1 MP^/L
2,99 L
1 2,99 L
0 0,33 —˜
B. Determine la ecuación de movimiento de la partícula, por medio de la cual, se pueda obtener el valor del ángulo descrito por la partícula en cualquier instante de tiempo. e "u
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Mu XYLei → ei €u
XYL €u z • |,u
"u XYL €u • ‚ Mu €u 180° XYL €u z • |,u
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™MP^
83,69° ∗ uŸi°
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1,46 ™
2,1 ] MP^
C. calcule la velocidad tangencial y la aceleración centrípeta velocidad centrípeta vŽ
œ M
vŽ vŽ
2,1MP^/L 9,1XJ
19,11XJ/L
19,11XJ/L
Aceleración centrípeta vŽd M
19,11XJ/L 9,1XJ
PX
PX
40,13 XJ/L d
d
40,13 XJ/L d
D. ¿En qué posición (x, y) se encuentra la partícula en un tiempo “t” de t1 s? Para
]
]u L
0,5 L ]\[\JYL
" e
Mu cos e p1,46 ™ 2,1 0,5 sMP^
e
5,63 MP^
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9,1 XJ XYL 5,63 MP^
"
7,23 XJ
$
Mu L\[ e 0 9,1 XJ L\[ 5,63 MP^
$
5,53 XJ
", $
7,23 ,
5,53 XJ
Observaciones (Espacio exclusivo para el estudiante que realiza la revisión del ejercicio) :
CONCLUSIONES
•
A lo largo de este trabajo pudimos percibir los conocimientos obtenidos durante este curso, que nos serán de gran utilidad para afrontar planteamientos en un futuro (Rosa Escudero,2017)
•
Con el desarrollo de este trabajo, podemos concluir que una cantidad numérica, la podemos llamar escalar cuando se tiene su módulo y unidad de medida, luego la podemos definir como vectorial si cumple con las siguiente característica, si definimos su Magnitud, Su dirección y sentido. Como ejemplo, Dentro de las unidades escalares tenemos el tiempo, la temperatura, por ambas cuenta con un módulo y una unidad de medida. (Jorge L Padilla U, 2017)
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Sepúlveda, E. (2016, julio). Introducción a cinemática. Recuperado de Física en Línea:http://www.fisicaenlinea.com/04cinematica/cinematica01-introcinematica.html Física Feynman, Volumen I: Mecánica, radiación y calor. Feynman, Leighton, Sands. Addison-Wesley Iberoamericana. USA, 1987. Física COU. J. Damián, M. Ortuño y J.Ma Ríus. Editorial Luis Vives. Zaragoza, 1.993. Manual de matemáticas. I. Bronshtein, K. Semendiaev. Editorialk U.R.S.S. Moscú, 1.988.
