Proyecto Final Pedro Arancibia Correa FÍSICA Instituto IACC 04 de Diciembre de 2017
Desarrollo 1. Dos pesas de 10 N y 15 N respectivamente están unidas por una cuerda ideal que
pasa por dos poleas ideales. La pesa de 15 N descansa sobre una báscula y el sistema está en equilibrio. ¿Qué lectura indica la báscula? (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: C 15N Argumentación: las dos están unidas por una cuerda ideal, pero la de 15 N descansa en una báscula y piden la lectura que indica la báscula.
2. Dos pesas de 10 N se encuentran suspendidas a cada lado de una cuerda que pasa
por dos poleas ideales. Si en el medio de la cuerda se inserta un dinamómetro ¿cuánto indicará? (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: D 20N Argumentación: indicara 20 N porque el dinamómetro esta puesta al medio de la cuerda por la cual da la suma de las dos pesas.
3. Dos cuerdas tiran de un bloque de concreto tal como se muestra en la figura.
Considerando el valor de las fuerzas que ahí se indican y considerando que el bloque tiene una masa de m = 12 kg, determine si las cuerdas son o no capaces de levantar el bloque. (Ayuda: si la componente y de la sumatoria total de fuerzas es positiva el bloque sube, si es negativa el bloque baja). (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC)
Entregue los cálculos completos y la argumentación de su respuesta.
⃗ = ∗. =, DATOS:
⃗+⃗ =(−,) (,) +
Componentes ( x , y )
⃗ = (−,)+(,)+(,−) ⃗ =(− +, +) ⃗ =(−,) = () + () = + = √ = , Magnitud de la fuerza total
Argumentación: Si son capaces de levantar el bloque 4. Una onda transversal viaja en una cuerda hacia la derecha. ¿Cuál de las siguientes
no es transportada por la onda? (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: C Masa Argumentación: En conclusión la onda no puede transportar más solo energía que escuchamos o que en algunas ocasiones la vemos pero no la sentimos.
5. Entre las siguientes propiedades de una onda armónica, la única que no depende de
las demás es: (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: C La longitud de onda Argumentación: Es la distancia entre dos puntos consecutivos que se encuentran en fase.
6. El sonido no puede propagarse en: (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: C el vacío Argumentación:
El sonido se propaga de un lugar a otro siempre lo hace en un
medio material ya sea como el aire el agua o la madera, pero no puede propagarse en el VACIO.
7. Cuando la luz viaja no lleva nada consigo más que oscilaciones de campo: (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: A eléctrico y magnético Argumentación: cuando la luz viaja no lleva nada consigo más que oscilaciones de campo eléctrico y magnético.
8. La energía cinética de un cuerpo: (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: C No depende de la dirección del movimiento Argumentación: La energía cinética, al igual que todas las energías, es una magnitud escalar, esto quiere decir que no tiene dirección.
9. Una fuerza es conservativa si: (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: D El trabajo que realiza sobre un cuerpo es independiente de la trayectoria. Argumentación: Se denomina energía potencial y el trabajo de una fuerza conservativa no depende del camino para ir del punto A al punto B.
10. Determine cuál será la velocidad que tendrá el carro de la figura en los puntos A, B
y C. Para resolver el problema asuma que la masa del carro es de 480 [kg]. (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Datos del enunciado.
h_i = altura del objeto desde el piso =12[m] h_A= Altura del objeto desde el suelo punto A=4,9[m] h_B = altura del objeto desde el suelo punto B=1,8[m] h_C = altura del objeto desde el suelo punto C=9,9[m] g = constante de gravitacional =9,8 [m/s^2] v_i= Velocidad inicial del carro =4,9[m] v_A = velocidad del carro punto A =?? v_B = velocidad del carro punto B =?? v_C = velocidad del carro punto C =??
Calculamos energía cinética inicial (Ki) punto A Seg n la siguiente formula K_i=1/2 m
K_i=1/2
× 480[Kg] 〖 × (1[m/s])〗^2
K_i=(1 × 480[Kg]
〖 × (1[m/s])〗^2)/2
K_i=480[Kg][m^2/s^2 ]/2 K_i=240[Kg][m^2/s^2 ] K_i=240[J]
v_i
^2
La energía cinética inicial es = 240 [J]
Calculamos energía cinética final (Kf) punto A Según la siguiente formula. K_f=1/2 m
K_f=1/2
v_f ^2
×480[Kg] 〖 × (v_f )〗^2
K_f=(1 × 480[Kg]
〖 × (v_f )〗^2)/2
K_f=(480 [Kg] (v_f )^2)/2 K_f=240[Kg] (v_f )^2 La energía cinética final es =240[Kg] (v_f )^2 Calculamos energía potencial inicial (Ui) punto A Según la siguiente formula
U_i=mgh_i U_i=480[Kg] × 9,8 [m/s^2 ] × 12[m] U_i=56448[Kg][m^2/s^2 ] U_i=56448[J] La energía potencial inicial es =56448[J]
Calculamos energía potencial final (Uf) punto A
Según la siguiente formula. U_f=mgh_f
U_f=480[Kg] × 9,8 [m/s^2 ] × 4,9[m] U_f=23049,6[Kg][m^2/s^2 ] U_f=23049,6[J] La energía potencial final es de =23049,6[J] Calculamos la velocidad final (v) punto A Según las siguientes formulas. E_i=E_f K_i+U_i=U_f+K_f
240[J]+56448[J]=240[Kg] (v_f )^2+23049,6[J] 240[J]+56448[J]-23049,6[J]=0,2 [Kg] (v_f )^2 33639[J]=240[Kg] (v_f )^2 (v_f )^2=33639[J]/240[Kg] (v_f )^2=140,16 [J]/[Kg] v_f=√(140,16 [J]/[Kg] ) v_f=11,8389[m/s]
La velocidad del carro en el punto A es de =11,8389[m/s]
Calculamos energía cinética inicial (Ki) punto B Según la siguiente formula. K_i=1/2 m
v_i
^2
K_i=1/2
× 480[Kg] 〖 × (11,8389[m/s])〗^2
K_i=(1 × 480[Kg]
× 140,1595[m^2/s^2
]@ )/2
K_i=67276,56[Kg][m^2/s^2 ]/2 K_i=33638,28[Kg][m^2/s^2 ] K_i=33638,28[J] La energía cinética inicial es = 33638,28[J]
Calculamos energía cinética final (Kf) punto B Según la siguiente formula. K_f=1/2 m
K_f=1/2
v_f ^2
×480[Kg] 〖 × (v_f )〗^2
K_f=(1 × 480[Kg]
〖 × (v_f )〗^2)/2
K_f=(480 [Kg] (v_f )^2)/2 K_f=240[Kg] (v_f )^2 La energía cinética final es de =240[Kg] (v_f )^2 Calculamos energía potencial inicial (Ui) punto B Según la siguiente formula.
U_i=mgh_i U_i=480[Kg] × 9,8 [m/s^2 ] × 4,9[m] U_i=23049,6[Kg][m^2/s^2 ] U_i=23049,6[J] La energía potencial inicial es de =23049,6[J] Calculamos energía potencial final (Uf) punto B.
Según la siguiente formula. U_f=mgh_f
U_f=480[Kg] × 9,8 [m/s^2 ] × 1,8[m] U_f=8467,2[Kg][m^2/s^2 ] U_f=8467,2[J] La energía potencial final es de =8467,2[J] Calculamos la velocidad final (vf) punto B. Según las siguientes formulas. E_i=E_f K_i+U_i=U_f+K_f
33638,28[J]+23049,6[J]=240[Kg] ×(v_f )^2+8467,2[J] 33638,28[J]+23049,6[J]-8467,2[J]=0,2 [Kg] (v_f )^2 48220,68[J]=240[Kg] (v_f )^2 (v_f )^2=48220,68[J]/240[Kg] (v_f )^2=200,9195 [J]/[Kg] v_f=√(200,9195 [J]/[Kg] ) v_f=14,1746[m/s]
La velocidad del carro en el punto B es de =14,1746[m/s]
Calculamos energía cinética inicial (Ki) punto C Según la siguiente formula. K_i=1/2 m
v_i
^2
K_i=1/2
× 480[Kg] 〖 × (14,1746[m/s])〗^2
K_i=(1 × 480[Kg]
× 200,9192[m^2/s^2
]@ )/2
K_i=96441,216[Kg][m^2/s^2 ]/2 K_i=48220,608[Kg][m^2/s^2 ] K_i=48220,608[J] La energía cinética inicial es de = 48220,608[J] Calculamos energía cinética final (Kf) punto C. Según la siguiente formula. K_f=1/2 m
K_f=1/2
v_f ^2
×480[Kg] 〖 × (v_f )〗^2
K_f=(1 × 480[Kg]
〖 × (v_f )〗^2)/2
K_f=(480 [Kg] (v_f )^2)/2 K_f=240[Kg] (v_f )^2 La energía cinética final es de =240[Kg] (v_f )^2 Calculamos energía potencial inicial (Ui) punto C. Según la siguiente formula. U_i=mgh_i
U_i=480[Kg] × 9,8 [m/s^2 ] × 1.8[m] U_i=8467,2[Kg][m^2/s^2 ] U_i=8467,2[J] La energía potencial inicial es de =8467,2[J] Calculamos energía potencial final (Uf) punto C. Según la siguiente formula.
U_f=mgh_f
U_f=480[Kg] × 9,8 [m/s^2 ] × 9,9[m] U_f=46569,6[Kg][m^2/s^2 ] U_f=46569,6[J]
La energía potencial final es de =46569,6[J] Calculamos la velocidad final (vf) punto C. Según las siguientes formulas. E_i=E_f K_i+U_i=U_f+K_f
48220,608[J]+8467,2[J]=240[Kg] (v_f )^2+46569,6[J] 48220,608[J]+8467,2[J]-46569,6[J]=0,2 [Kg] (v_f )^2 10118,208[J]=240[Kg] (v_f )^2 (v_f )^2=10118,208[J]/240[Kg] (v_f )^2=42,1592 [J]/[Kg] v_f=√(42,1592 [J]/[Kg] ) v_f=6,4930[m/s] La velocidad del carro en el punto C es de =6,4930[m/s]
11. En una demostración de clase, se coloca en una pecera llena de agua, dos latas de
bebidas Coca-cola de igual tamaño: una tradicional y otra ligth. Se observó que la clásica siempre se hunde, en cambio la ligera flota. La explicación a este resulta es que: (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC)
Letra: D El contenido de azúcar de la clásica hace que su densidad sea mayor Argumentación: porque una tiene más concentración de azúcar que la otra.
12. El río Amazonas en su parte baja tiene un caudal promedio de aproximadamente Q
= 3 000 000 [m / s3]. A partir de este dato determine la velocidad del río en los siguientes tres puntos en esa zona: (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC)
Punto 1 Ancho 2000 [m] Profundidad promedio 210 [m]
= ℎ = 20000 210 =420000 Se utiliza esta área y el caudal dado para determinar la velocidad:
= 3000000 = 420000 ] 3000000[ = 420000 =7,1428
Punto 2 Ancho 3900 [m] Profundidad promedio 240 [m]
= ℎ = 3900 240 =936000 3000000 = 936000 ] 3000000[ = 936000 =3,2051 Punto 3 Ancho 5600 [m] Profundidad promedio 310 [m]
= ℎ = 5600 310 =1736000 3000000 = 1736000 ] 3000000[ = 1736000 =1,7281
13. Dos sistemas están a la misma temperatura cuando: (*Documento
Semana 9
Proyecto Final – IACC) Letra: C se encuentra en equilibrio térmico Argumentación: Dos sistemas están a la misma temperatura cuando se encuentran en equilibrio térmico.
14. Un estanque sellado de agua se encuentra a 350° [K], determine el estado del agua
(vapor, líquido o hielo). (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC)
350°= Grados Celsius + 273,15° Grados Celsius= 350°K – 273,15° Grados Celsius= 76,85°C Argumentación: Es una temperatura alta por la cual se encuentra en estado líquido pasando a vapor.
15. Una tuerca se encuentra muy apretada en un tornillo. La tuerca y el tornillo están
hechos del mismo material. ¿Con cuál de las siguientes operaciones será más fácil sacar la tuerca del tornillo? (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC)
Letra: B Calentando Argumentación: Al momento de calentar la tuerca sale con mayor facilidad.
16. Según la primera ley de la termodinámica en la expresión ∆
= –
(*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: D Q Es la energía potencial en el sistema y W es el trabajo cedido por el sistema. Argumentación: ya que existen casos en las cuales el sistema hace trabajo sobre el entorno en tales casos el signo debe ser negativo.
17. Un estanque contiene 20 litros (m=20 [kg]) de agua que inicialmente se encuentran
a temperatura ambiente (T=20° [C]). Similar al experimento realizado por Joule se conecta un motor con aspas para elevar la temperatura del agua. Determine cuánto es el trabajo realizado por el motor si es que la temperatura final del agua es de T=34° [C] asumiendo que no hay pérdidas de ningún tipo. (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC)
+
=
∙
∙∆
Para este caso no hay flujo de calor, por lo tanto: +
=
∙
=
∙
∙∆
∙∆
W= 4190 [j/ (kg * °c] * 20[kg] * [34°c – 20°c] W= 4190 * 20 * 14 W=1173200 J
18. Cuando se conectan tres resistencias idénticas en paralelo, resulta una resistencia
equivalente de 9Ω. Si las mismas resistencias se conectan ahora en serie, la nueva
resistencia equivalente será: (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Letra: C 27Ω
Argumentación: Es la suma de las resistencias que la componen RT: R1+R2+R3 RT: 9+9+9 RT: 27Ω
19. Para el circuito de la siguiente figura determine la resistencia total y luego
determine la corriente que la batería le entrega al circuito. (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC) Formula:
Ω/
= 1 / 3 Ω + 1 / 3Ω +1 / 3 Ω
Ω/
= 0,33+ 0,33+0,33
Ω/
= 0, 99 = 1/ 0,99 Ω
Ω
= 1,010 Ω
Ω/
= 1 / 3 Ω + 1 / 3Ω
Ω/
= 0,33+ 0,33
Ω/
= 0, 66
= 1/ 0,66 Ω Ω
= 1,515 Ω
Formula: = 1 + 2 + 3 +
+ n
= 1,010 Ω + 1,515 Ω = 2,525 Ω Para determinar la corriente se debe recurrir a la Ley de Ohm. = ∙ R En donde = 2,525 Ω, con esto queda: 12 = ∙ 2,525 Ω = 12 / 2,525 Ω = 4,75 A
20. Determine la resistencia total entre los puntos a y b. (*Documento Semana 9 Proyecto Final – IACC)
Formula:
= 1 + 2 + 3 + ⋯ + n = 1 3 5 = 9 Ω+
Ω
Ω+
Ω
Bibliografía
IACC (2017). Semana de la numero 1 a la numero 8 de estudio física IACC Recursos adicionales IACC.
