FÍSICA GENERAL CÓDIGO: 100413 FASE 5_Trabajo_Colaborativo_3
Presentado a: Manuel Julián Escobar Tutor
Entregado por: Wilmar Chacon González
INTRODUCCIÓN
En la introducción, el grupo redacta con sus propias palabras la importancia que tiene la realización del trabajo colaborativo; en caso de que utilicen en algunos apartes de fuentes externas, deben citar dicha fuente bibliográfica, que a su vez debe estar en la lista de referencias bibliográficas. NOTA: Es necesario que borre el presente párrafo en el momento en que el grupo defina el contenido de la introducción que incluirá en el trabajo.
Desarrollo de las actividades del paso 1.
TRABAJO COLABORATIVO
Ejercicios estudiante No 2:
Conservación de la energía mecánica 1. ¿A qué distancia de la superficie se encuentra una esfera de que se deja caer, si su energía potencial gravitatoria en el punto medio de la altura inicial es de y la velocidad con que llega al suelo es de ? Referencia(s) Bibliográfica(s): Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. Mexico, Distrito Federal, México: Cengage Learning Editores S.A. de C.V. Recuperado dehttp://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=1457557583974 (Páginas de consulta 211a 220)
, + , = , + , = = 12ℎ 12 + 0 = 12 0 + ℎ 12 ℎ = ℎ = 21 = 29.811 ⁄ 9.4⁄ = 4.5 ℎ2 = 4.52 = 2.25 1 = 0.85 = 850 ∗ 1000 ℎ = 0.859.81⁄2.25 = 18.6 ≈ 14.4
Por ley de conservación de la energía se tiene que: Para este caso:
Tomando como punto inicial, el punto desde donde se deja caer la esfera y como punto fin al el suelo, teniendo en cuenta que a l dejar caer la esfera la velocidad inicial seria de cero y la altura final sería cero, tenemos:
Así la altura inicial sería de 4.5m, comprobando el resultado: En la altura media se tiene que:
Así la energía potencial sería:
Teorema Trabajo-Energía 2. Un esquiador de masa v 1 kg (m) se desliza por una superficie horizontal sin fricción con una rapidez constante de v 2 m/s (v). Luego ingresa a una región rugosa de v 3 m (x) de longitud y finalmente, continúa por otra superficie sin fricción. El coeficiente de fricción cinética entre la tabla de esquí y la superficie áspera es de 0.17. ¿Qué rapidez tiene el esquiador después de pasar por la superficie áspera? NOTA: Utilice el teorema del trabajo y la energía cinética en el análisis y desarrollo del ejercicio.
Referencia(s) Bibliográfica(s): Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Física para Ciencias e Ingeniería Vol I. Mexico, MX: Cengage Learning Editores S.A. de C.V., pág. 195 Recuperado de http://site.ebrary.com/lib/unad/reader.action?ppg=1&docID=10827187&tm=1490109263373
= , , ,1 = 12 1 = 2 2 = = = = ∫() = ∫ = |0 =
El teorema de trabajo y energía establece que: Para nuestro caso:
Hallando el trabajo efectuado por la fuerza de friccion:
Así: Despejando la velocidad final:
= 12 21 = 2 = 2 = = √ 4.9⁄ 0.179.81⁄8 = √ 10.67⁄ = 3.3⁄
Ecuación de Torricelli 3. Un tanque sin tapa y de altura v1 m (h) que contiene agua hasta el borde, tiene una manguera conectada como se ilustra en la figura. a) Calcule la rapidez de flujo para cuando la altura del agua es de 4v 1 /5 y 2v1 /3. b) ¿En qué valor de v1 se detiene el flujo?
Nota: Asuma que el área transversal del tanque (S 1) es muy grande comparada con el área transversal de la manguera (S 2).
Aplicando la ecuación:
+ 12 + ℎ = + 12 + ℎ
Para 4h /5 Aplicando la relación
+ 21 + 0.5 = + 12 + 4ℎ5 = = = ≈ 0 + 4ℎ5 = + 12 + 0.5 4ℎ5 = 12 + 0.5 = 24ℎ5 20.5 = 24ℎ5 20.5 = 24ℎ5 0.5 = 29.81⁄45.53 0.5 = 8.57⁄
Despejando la velocidad inicial (1):
Ya que el área 1 es muc ho mayor que el área 2 se puede tomar la velocidad inicial como cero:
Ya que el tanque se encuentra abierto la presión seria la atmosférica igual que la de salida de la manguera, por lo cual: Despejando la velocidad final (2)
Para 2h /3
= 29.81⁄25.33 0.5 = 7.7 ⁄ 0= =2ℎ2ℎ20. 20.55 2ℎℎ==20. 0.55
Para el valor en que se detiene el flujo es cuando la velocidad es cero: Despejando la altura
Así que cuando la altura sea la misma que la altura de la manguera ya no habría más flujo
Observaciones (Escriba aquí las observaciones que tenga, en caso de que existan) :
Desarrollo de las actividades del paso 2:
Ejercicios Colaborativos: Momentum y choques 2. Un camión de v1 kg (m1) viaja hacia el este a través de una intersección a v2 km/h (v[1]) cuando colisiona simultáneamente con dos carros, uno de los carros es de v3 kg (m2) que viaja hacia el norte a v4 km/h (v[2]) y el otro carro es de v5 kg (m3) y viaja hacia oeste a v6 km/h (v[3]). Los tres vehículos quedan unidos después de la colisión.
Determine: a) ¿Cuál es la velocidad de los carros y el camión justo después de la colisión? Aplicando conservación de cantidad de movimiento tenemos:
= = 0 ,, = = , ,+ ,,, ,, ,, = + + , 000 ,, = 574.5.37ℎ ∗ 601ℎ1ℎ ∗ 1160 ∗ 11000 = 21.03⁄ 1 ,, = 71.8ℎ ∗ 601ℎ ∗ 160 ∗ 1000 = 15.08⁄ 1 ,, = ℎ ∗ 60 ∗ 60 ∗ 1 = 19. 94⁄ 1.2710+ 1.215. , = , +, +,, = 4.15104.151021. 0+30.8⁄8710 71008⁄ = 10.8/ , = , = + +,, , ,, = + + ,
Ya que el movimiento es en dos dimensiones aplicaremos conservación de la cantidad de movimiento para cada componente: Componente x:
Así:
,
Despejando Realiando una conversión de unidades en las velocidades:
Componente y:
Así: Despejando
,
19.94⁄ = 2.8/ , = +, +, = 4.15100.88710 + 0.88710 + 1.2710 = (,) + (,) = √ 10.8/ + 2.8/ = 11.16/ 2 . 8 , − − = tan , = tan 10.8 = 14.5°
Así la velocidad seria:
b) ¿Cuál es la dirección justo después de la colisión? La dirección seria:
c) Realice un diagrama donde se evidencie la situación antes y después de la colisión.
+ + 14.5
