FÍSICA GENERAL CÓDIGO: 100413 FASE 4_Trabajo_Colaborativo_2 UNIDAD 2: DINÁMICA Y ENERGÍA.
Presentado a: GABRIELA INES LEGUIZAMON SIERRA
Entregado por: ALBERTO GÓMEZ Código: 1120575053 DICK DE JESUS MUÑOZ BARBOSA Código: 1121209882 Omar Andres Niño Jimenez Código: 1118545978 Ana Milena Rojas Código: 1069053267 LINA MARÍA BERNAL
INTRODUCCIÓN
En este trabajo se desarrollan ecuaciones derivadas de la segunda ley de Newton donde se realiza actividades y nos muestra diferentes tipos de fuerza que existe derivadamente también encontramos diferentes tipos de fuerza y la desaceleración.
Unidad 2 “DINÁMICA Y ENERGÍA” Desarrollo de los ejercicios individuales y colaborativo: NOTA: en el caso de que los espacios d e los valores solicitados y datos del p resente formato, excedan los valores del ejercicio, entonces, escriba N/A en esos espacios que no tienen información.
Nombre del estudiante No 1:
Ejercicio No 1:
ALBERTO GÓMEZ
Alberto Gómez
¡Segunda ley de Newton! En el ángulo superior de un plano inclinado se instala una polea fija, por la que pasa una cuerda inextensible que a su vez tiene unido dos objetos en sus extremos opuestos, como se muestra en la figura. Sí la masa colgante tiene un valor de m1 kg (8,00) y (8,00) y la masa que se encuentra sobre el plano inclinado sin fricción tiene una masa de m2 kg (32,6), (32,6), entonces determine:
A. La aceleración del sistema, si el ángulo de inclinación del plano inclinado es de ϴ grados (55,5), (55,5), con respecto a la horizontal y asumiendo que el sistema parte del reposo. B. La tensión de la cuerda del sistema. C. La altura en que la masa colgante tiene una velocidad de 0.500 m/s, asumiendo que el sistema parte del reposo y que la masa colgante en el t=0.0 s tiene una altura de 0.0 m.
Valores asignados (Estudiante No 1)
al
ejercicio
Dato No
Valor
Sigla
= = = = = = = = =
8,00 32,6 55,5 N/A N/A N/A N/A N/A N/A
m m
₁
₂
No
1 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Nombre de La unidad DINÁMICA 2da Ley de Newton TENSIÓN Kg Kg grados
(Estudia las relaciones entre los movimientos de los cuerpos teniendo en cuenta las fuerzas, que interactúa sobre ella.)
(Determina la relación proporcional proporcional entre la masa y la aceleración de un cuerpo.)
(Fuerza interna aplicada, que mantiene una cuerda rígida o firme.)
F=m*a
Solución del ejercicio No 1 (Estudiante No 1)
₁=₁∗ ₁ = 8,00 8,00 ∗9,8 ₁ = 78,4 78,4 Ʃ=₁∗ −₁=₁∗ − 78,4 = 8,00 ∗ .
₂=₂∗ ₂ = 32,6 32,6 ∗9,8 ₂ = 319, 319,48 48 ₂ = ₂ ∗ ,ᵒ ₂ ₂ = 319, 319,48∗ 48 ∗ 55, 55,5ᵒ 5ᵒ ₂ ₂ = 263, 263,29 29 Ʃ=₂∗ ₂−=₂∗ 263,29−=32,6∗ .
Ó − 78,4 = 8,00 ∗ . 263,29 − =32,6∗ . −78,4263,29=8,0032,6 184,89=40,6 184,89 = , /² =
=∗ = − = 0,500 4,55 = , = ∗ = 0,500 2 ∗0,11
Ó − 78,4 = 8,00 ∗ . −78,4= 8,00 ∗4,55 =36,478,4 = ,
=, Valor solicitado A. B. C. D. E.
Respuesta
= , /² = , =,
Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No 1 (Estudiante No 1) “Para este sistema se va a contar con una aceleración de 4,55 m/s y se aprecia una tensión de la cuerda de 114,8 N y alcanza una altura de 0,028 m, cuando llega a una de velocidad de 0,500 m/s ” ²
²
Ejercicio No 2:
ALBERTO GÓMEZ
Trabajo realizado por una fuerza constante. Una caja fuerte debe ser reubicada, para lograr la nueva ubicación se tira con una fuerza de F N (90,1) en la dirección de θ grados (39,4) sobre la horizontal. Con base en esta información, determine el trabajo desarrollado por la fuerza al tirar la caja fuerte una distancia de x m (8,90)
Valores asignados (Estudiante No 1) Dato No
= = = = = = = = =
Valor 90,1 39,4 8,90 N/A N/A N/A N/A N/A N/A
al
ejercicio
No
2 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de La unidad Trabajo (física): Fuerza: Newton: Una fuerza realiza trabajo Es una magnitud vectorial Es la unidad de medida de N Newton cuando altera el estado de que mide la razón de la fuerza en el Sistema Grados ϴ movimiento de un cuerpo. cambio de momento lineal Internacional de m Masa El trabajo de la fuerza entre dos partículas o Unidades, nombrada de N/A N/A sobre ese cuerpo será sistemas de partículas. esa forma por las N/A N/A equivalente a la energía Según una definición aportaciones de Isaac N/A N/A necesaria para clásica, fuerza es todo Newton a la física, N/A N/A desplazarlo de manera agente capaz de modificar especialmente a la N/A N/A acelerada. El trabajo es la cantidad de mecánica clásica. Es una N/A N/A una magnitud física movimiento o la forma de unidad derivada del escalar que se representa los materiales. No debe Sistema Internacional que con la letra W (del inglés confundirse con los se compone de las Work) y se expresa en conceptos de esfuerzo o unidades básicas: unidades de energía, esto de energía. es en julios o joules (J) en
el Sistema Internacional de Unidades.
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 1) WN= N*cos 90°=0 El trabajo realizado por la fuerza normal es cero, p uesto que es perpendicular al movimiento. Wp=Fp*d*cos ϴ Wp=(90,1N)*(8,90m)*(cos 39,4) Wp=619,65 J
Valor solicitado A. B. C. D. E.
Respuesta Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No 2 (Estudiante No 1) 619,65 J El trabajo desarrollado para mover una caja fuerza 8,90 metros aplicando una fuerza de 90,1 Newton a N/A 39,4 Grados respecto a la Horizontal es de 619,65 Joule N/A N/A N/A
Ejercicio No 3:
ALBERTO GÓMEZ
Potencia. Sobre una pista horizontal que presenta un coeficiente cinético de rozamiento μk de 0.500, se desplaza un auto de carreras, cuya masa es m kg (803) a una velocidad constante de v km/h (211). Sabiendo que la fricción con el aire es de fr N (490), entonces, determine: A.
la potencia que debe desarrollar el bólido para mantener la velocidad constante.
Valores asignados (Estudiante No 1) Dato No
= = =
Valor 803 211 490
al
ejercicio
No
3 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de Fricción cinética: Potencia: Fricción del Aire La unidad Es la fuerza de fricción Es la cantidad de trabajo Es la resistencia de un estática que se produce efectuado por el tiempo cuerpo cuando atraviesa kg kilogramo por la interacción entre el aire y es dependiente km/h kilometro las irregularidades de dos de la velocidad por hora N Newton
= = = = = =
superficies para evitar el movimiento.
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 1)
Potencia. Sobre una pista horizontal que presenta un coeficiente cinético de rozamiento μk de 0.500, se desplaza un auto de carreras, cuya masa es m = 803kg a una velocidad constante de v = 211 km/h. Sabiendo que la fricción con el aire es de fr = 490 N, entonces, determine: A.
la potencia que debe desarrollar el bólido para mantener la velocidad constante.
Datos conocidos
=0.5 = 803 = 211 /ℎ = 490 = 0 =?W Pasamos la velocidad a m/s
Definimos la fórmula para la Potencia:
∗ 1ℎ = 2111 ℎ ∗ 1000 1 3600 =58.6 = ∗
=
Definimos la fórmula para la Fuerza:
Resolvemos la fuerza Fk
Resolvemos la fuerza F
Resolvemos P
= = ∗ =∗ −−=∗ −−=∗0 −−=0 = =∗∗ = 0.5 ∗ 803 ∗ 9.81 = 3938.71 = = 490 3938.71 = 4428.7 1 =∗ = 4428.71 ∗ 58.6 = 259522.4 W
Valor Respuesta Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No solicitado 2 (Estudiante No 1) 259522.4 W A.
B. C. D. E.
la potencia que debe desarrollar el bólido para mantener la velocidad constante es de 278.5 kW ya que la potencia es igual a la fuerza aplicada por la velocidad
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Nombre del estudiante No 2:
DICK DE JESUS MUNOZ
Ejercicio No 1:
Escriba aquí el nombre del estudiante No 2
m kg
Una carreta cargada con bultos tiene una masa total de , se hala con rapidez constante por medio de una cuerda. La cuerda está inclinada sobre la horizontal y la carreta se mueve sobre una superficie horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre el suelo y la carreta es de . Con base en la anterior información, determine:
θ
m d μ
A. La tensión en la cuerda. B. El trabajo que efectúa la cuerda sobre la carreta. C. La energía perdida debido a la fricción. Valores asignados (Estudiante No 2) Dato No
= = =
Valor 15,0 24,0 20,0
al
ejercicio
No
1 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de Fuerza de fricción: se Tensión: se representa Segunda ley de con con una T, y es una newton: Ley de Fuerza La unidad representa Kg kilogramo y es la fuerza contraria cantidad vectorial, y es la Angulo θ al movimiento del objeto fuerza que puede existir ∑F=m*a debido a la interacción en m metros
= = = = = =
0,455
Coeficiente de fricción
que ejerce una oposición un resorte, cuerda o cable a ella. cuando está atado a un cuerpo y se jala o se tensa.
La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.
Solución del ejercicio No 1 (Estudiante No 2) A) Tensión de la cuerda ∑Fx: T*cos(α) - Froce = 0
⇒ porque se mueve con rapidez constante
T*cos(α) - μ*N = 0 ∑Fy: N + T*sen(α) - m*g = 0
⇒
N = m*g - T*sen(α) sustituyendo en ∑Fx T*cos(α) - μ [ m*g - T*sen( α)] = 0 T*cos(α) - μ*m*g + μ*T*sen(α) = 0 T [ cos( α) + μ*sen(α)] = μ*m*g
∗∗ = ∗
.∗∗. . = .∗ = , =.
B) Trabajo que efectúa la cuerda sobre la carreta.
=∗∗ ecuación del trabajo neto efectuado por la carreta.
=.∗∗ =.
C) La energía perdida por la fricción. Wroce = Froce * x * cos(180°) Wroce = (μ * N) * x * (- 1) Wroce = - μ [ m*g - T*sen( α)] * x
= − ∗−∗∗∗ ∗ ∗
.∗∗. ∗ ∗ = −. ∗ ∗ .− .∗
= −. ∗ . − .∗ ∗ = −.− . = −, Valor solicitado A. B. C. D. E.
Respuesta Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No 1 (Estudiante No 2) Sabemos que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce 37.71 una fuerza de igual magnitud que el primero, pero con una dirección contraria al primer cuerpo. Teniendo 688.99 en cuenta esto tenemos que hay una gran pérdida de energía debido al a fricción. -346,9
Ejercicio No 2:
Dick de Jesús muñoz Barbosa
. El conductor de una empresa de mensajería inicia el recorrido con su furgón, para la entrega de mercancías, durante el trayecto en carretera, alcanza una velocidad de v1 km/h (d1), de repente se acerca a una zona residencial, por lo que frena y disminuye su velocidad a v2 km/h (d2), si el furgón junto con la mercancía tiene una masa m m kg (d3), calcule la energía cinética inicial, la energía cinética final y el trabajo efectuado por los frenos.
Valores asignados (Estudiante No 2) Dato No
= = = = = = = = =
al
Valor 88.0 74.0 565
ejercicio
No
2 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de Energía cinética: es la Trabajo: cuando La unidad energía asociada a los una fuerza (expresada cuerpos que se en newton) mueve un Km/h Kilometro encuentran en cuerpo y libera por hora movimiento, depende de la energía potencial de Km/h Kilometro la masa y la velocidad del este; es decir, un hombre por hora cuerpo. Esta energía se o una maquina realiza un Kg Kilogramo mide en Julios (J). trabajo cuando vence E c = 1 / 2 • m • v 2 una resistencia a lo largo de un camino. Por ejemplo, para levantar una caja hay que vencer una resistencia, el peso P del objeto, a lo largo de un camino, la altura d a la que se levanta la caja. El trabajo T realizado es el producto de la fuerza P por la distancia recorrida
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 2) 88Km/h = 24.44 m/s 74Km/h= 20.55 m/s Energia cinética inicial
= ∗
= ∗. =,
= ∗
= ∗ . =,
Energía cinética final
d.
Trabajo efectuado por los frenos
=∆= − =,−, = −,
Valor solicitado A. B. C. D. E.
Respuesta
Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No 2 (Estudiante No 2) Operando de manera adecuada en la calculadora y con la formula correcta podemos observar que el resultado con los valores obtenidos, nos arrojara las respuestas que estamos buscando como resultado
168741,09 119300,45 -49440,64
Ejercicio No 3:
Dick de Jesús Muñoz Barbosa
En una obra de construcción de un conjunto de torres de edificios es necesario utilizar una grúa para subir los materiales hasta los pisos más elevados. Este tipo de máquina requiere de una cantidad de potencia mínima para elevar cierta masa. En el caso particular en el que la grúa sube m ton (d1) de masa, una altura de h m (d2), en un tiempo de subida de t s (d3), determine el valor de la mínima de potencia que desarrolla la grúa en estas condiciones. Valores asignados (Estudiante No 2) Dato No
= = = = =
Valor 3,59x103 17,0 42.0
al
ejercicio
No
3 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de La unidad ton Tonelada m Metros s Segundos
= = = =
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 2)
= = ∗ ∗ = ∗ .∗ = = = Valor Respuesta Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No solicitado 2 (Estudiante No 2) A. 14254864 Como se puede observar operando de la siguiente manera y usando la fórmula adecuada se obtiene el resultado de manera acertada. B. C. D. E.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Nombre del estudiante No 3:
Omar Andrés Niño Jiménez
Ejercicio No 1:
Omar Andrés Niño Jiménez
Segunda ley de Newton. Una lámpara está colgada a la mitad de una soga, de manera que cada segmento de la soga forma un ángulo de con la horizontal, como se muestra en la figura. La tensión sobre cada segmento de la soga es . Si la fuerza resultante sobre la lámpara es cero, determine el peso de la lámpara.
⃗
Valores asignados (Estudiante No 3) Dato No
= = = = = = = = =
Valor
al
ejercicio Sigla
No
1 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Nombre de Las leyes de newton Esta ley se encarga de Gravedad La unidad también conocidas como cuantificar el concepto de Es un fenómeno natural
6.00 155
leyes del movimiento, ocupan una gran parte de los problemas planteado en particular aquellos que son los conceptos básicos de la física.
fuerza neta y la aceleración de un cuerpo siendo a, constante la masa del cuerpo. (Entender la fuerza como la causa del cambio de movimiento y la proporcionalidad entre la fuerza aplicada y el cambio de la velocidad de un cuerpo
donde los objetos son atraídos entre sí (9,8m/s2
Solución del ejercicio No 1 (Estudiante No 3)
Segunda ley de Newton.Una lámpara está colgada a la mitad de una soga, de manera que cada segmento de la soga forma
⃗ .
un ángulo de con la horizontal, como se muestra en la figura. La tensión sobre cada segmento de la soga es Si la fuerza resultante sobre la lámpara es cero, determine el peso de la lámpara.
∑ f,t . sen (a) + t.sen(a) – m.g 2t.sen. sen(a) – m.g 2(155n) . sen (600) =m.g 310 n . 0.104 =32.2n m.g
Valor Respuesta Presente en el espacioinferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No 1 solicitado (Estudiante No 3) A. B. Conociendo los resultados de cada tensión en las dos cuerdas y también sus ángulos procedo C. a realizar únicamente la obtención de su peso D. E.
Ejercicio No 2: Escriba aquí el enunciado del ejercicio No 2.
OMAR ANDRES NIÑO
Teorema Trabajo-Energía cinética.Por medio de un plano inclinado se desea subir un bloque a una altura de h m (d1) ¿Cuánto trabajo realizo si deseo hacer esta actividad en t s (d2) a una fuerza constante sobre el bloque? Tenga presente que el bloque tiene una masa de m kg (d3), el coeficiente de fricción del plano es μ (d4) y la inclinación del plano es de θ grados (d5) respecto al eje horizontal.
Valores asignados (Estudiante No 3) Dato No
= = = = = = = = =
Valor 8.1 14.0 232 121 37.0 X x x x
al
ejercicio
No
2 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de Trabajo energía y La Energía: es la Cinética : es la rama de La unidad cinética. capacidad para mover o la física que concentra m Masa El trabajo: es la fuerza realizar un trabajo esta el estudio del s Tiempo que se necesita para energía a su vez se movimiento sin contar m masa mover un objeto desde presenta como energía las fuerzas que lo µ micro su punto de reposo calórica, energía originan. Se encarga de angulo Ө hasta su punto final u determinado.se denomina. Como un producto escalar y su representación se denota con la sigla W. que esta es presada en unidades de energía (julios )
mecánica y energía química posee una sustancia debido a su movimiento.
estudiar la trayectoria de un cuerpo en movimiento respecto al tiempo como aceleración y velocidad.
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 3) Valor Respuesta Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No solicitado 2 (Estudiante No 3) A. Hallo peso en (x) y en (y) Formula masa . gravedad B. 232k.9.8m/s2 C. =2.27N D. W= n.senӨ E. Wx =2.27.sen 37° Wx = 1.36N Wy= 2.27N.cos37° Wy=1.81N Hallo fuerza de rozamiento (Fr) Wy . µ
1.81N.121N 219.0N Hallo distancia recorrida
. h =Ө . h=°
h = 13.45m hallo trabajo de friccion Wfr=fr.d .cosβ 219.1N.13.45m.cos180° Wfr = -2.94joules Hallo trabajo del peso en la componente x( Wwx) Wwx = wx.d.cosβ
Wwx= 1.36N.13.45m.cos180 Wwx= -18.2joules Ejercicio No 3: Escriba aquí el enunciado del ejercicio No 1.
Omar Andrés Niño
Energía cinética y potencial.En una práctica realizada en el laboratorio de Física de la UNAD, se debe analizar los conceptos de energía cinética y potencial de un sistema, para ello se lanza un balón de m (d1) kg de masa verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de v (d2) m/s, y se solicita determinar: A. la energía cinética después de t s (d3) segundos. El valor de la energía potencial en su altura máxima Valores asignados (Estudiante No 3)
al
ejercicio
No
3 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios.
Dato No
= = = = = = = = =
Valor 1.80 25.0 1.60
Sigla m v t
Nombre de La unidad kg m/s s
:La energía cinetica de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento se define como la fuerza necesaria para mover un cuerpo y se Energía
cinetica
simbliza con la letra E
La energía cinetica esta ligada también a otros conceptos del campo de la física como son trabajo fuerza y cinetica cuando este objeto se pone en movimiento este adquiere una fuerza
dicha fuerza es llamada energía , para contrrestar eta fuerza se debe aplicar una fuerza negativa hasta que esta llegue a su velocidad inial
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 3) Valor Respuesta Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No solicitado 2 (Estudiante No 3) A. la energía cinética después de t s (1.60) segundos B. C. E.C = (1/2).(1.80m)[(25.0m/s)+(9.8m/s2).(1.60s) D. E.C= ( 1/2).(1.80m)[ 25.0m/s + 15.68m/s] E. E.C =( 1/2).(1.80m)(40,68m/s) E.C = (0.9)(40,68) E.C = 36.6m/s
El valor de la energía potencial en su altura máxima. E.P = m.g.h max E.P = (1,80) (9.8m/s2)(0.312) E.P = 5.5 joules
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Nombre del estudiante No 4:
Ana Milena Rojas
Ejercicio No 1:
Ana Mileena Rojas
2
6
Segunda ley de Newton. Un bloque de masa y un bloque de cobre de se conectan de una soga ligera que pasa por una polea de masa despreciable y sin fricción. Los bloques se mueven sobre un bloque o cuña fija de acero con un ángulo de grados. Determine la aceleración de los dos bloques y la tensión de la soga:
34
Valores asignados (Estudiante No 4) Dato No
= = = = = = = = =
Valor 2,00 6,00 34,0 N/A N/A N/A N/A N/A N/A
al
ejercicio
No
1 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respeictiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de TENSION: ENERGIA: TRABAJO: La unidad es la fuerza interna aplicada, Es el producto de una Para la física, que actúa por unidad fuerza aplicada sobre un la energía es Kg Masa una de superficie o área sobre la ° Angulo magnitud abstracta que cuerpo y del que se aplica. También se m Distancia está ligada al estado llama tensión, al efecto de desplazamiento del cuerpo Coeficiente μ dinámico de un sistema en la dirección de esta aplicar una fuerza sobre una de fricción fuerza. Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una fuerza gravitatoria que transferencia de energía al actúa sobre un objeto. mismo, por lo que puede decirse que el Coeficiente de trabajo es energía en rozamiento o coeficiente movimiento. de fricción: vincula la oposición al deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto forma alargada aumentando su elongación. Peso: es una medida de la
cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico.
según la intensidad del apoyo mutuo que experimentan.
Solución del ejercicio No 1 (Estudiante No 4) Valor Respuesta Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No solicitado 1 (Estudiante No 4) A. A. B. C. D. E.
∑ = ∑ = − = = − = = − = = . = ∗ = ,= 7,35 / = + + = = 6∗7.35 = 44,1
Ejercicio No 2:
Escriba aquí el nombre del estudiante No 4
Trabajo (Fuerza de fricción). Para mover una mesa de 43 kg de masa en el laboratorio de física, es necesario empujarla 2.33 m a la derecha y luego 1.13 m hacia adelante, ya que hay otra mesa que obstaculiza el desplazamiento, con un solo movimiento
Valores asignados (Estudiante No 4) Dato No
= = = = = = =
Valor 43,00 2,33 1,13 250 0,153 N/A N/A
al
ejercicio
No
2 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de la energía cinética de un Un freno es un dispositivo En mecánica clásica, se La unidad cuerpo es aquella energía utilizado para detener o dice que una fuerza que posee debido a su disminuir la velocidad de realiza trabajo cuando Km/h distancia movimiento. Se define algún trasporte, altera el estado de Km/h distancia como el trabajo necesario generalmente, un eje, Eje movimiento de un cuerpo. kg masa para acelerar un cuerpo de transmisión o tambor. El trabajo de la fuerza de una masa determinada Los frenos son sobre ese cuerpo será desde el reposo hasta la transformadores de equivalente a la energía velocidad indicada. Una energía, por lo cual necesaria para
= =
N/A N/A
vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele ser simbolizada con letra E- o E+
pueden ser entendidos como una máquina per se, ya que transforman la energía cinética de un cuerpo en calor o trabajo y en este sentido pueden visualizarse como
desplazarlo de manera acelerada. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto “extractores“ de energía. es en julios o joules (J) en A pesar de que los frenos el Sistema Internacional son también máquinas, de Unidades. generalmente se les encuentra en la literatura Ya que por definición el del diseño como un trabajo es un tránsito de elemento de máquina y energía, nunca se refiere en literaturas de teoría de a él como incremento de control pueden trabajo, ni se simboliza encontrarse como como ΔW. actuadores
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 4) Valor Respuesta Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No solicitado 2 (Estudiante No 4) A. d1 = 2,33 m B. d2 = 1,33 m C. m = 43kg D. F = 250 N E. u = 0,198 W1 = ? W2 = ? W Neto si se empujara en un solo movimiento en linea recta = ?
= = – = 43 ∗ 9.8 /² = 421,4 = ∗ = 421,4 ∗ 0,198 = 83,4372
= ∗ ∗ 1 = 250 ∗ 2.33 ∗ 0° 1 = 582,5 2 = 250 ∗ 1,33 2 = 332,5 =332.5582.583.4372421.4 = 1419,8372 Trabajo neto s se aplica una sola fuerza en linea recta
= 250 ∗ 2.33 1,33 = 915 = 915 83.4372 421,4 = 1419,8372 a) 1419,8372 b) 1419,8372
c) En el presente ejercicio los valores de trabajo son exactamente iguales sin importar si se realiza por partes o todo de una vez
Ejercicio No 3:
Ana milena rojas
Potencia. Se desea empujar un stand de masa 18 kg (d1) sobre una superficie horizontal; si la fuerza de rozamiento es de 34 N (d2), entonces, determine la potencia que se debe aplicar para desplazarlo a una velocidad constante de 9 km/h (d3) Valores asignados (Estudiante No 4) Dato No
= = = = =
Valor 18.0 34,0 9,00 N/A N/A
al
ejercicio Sigla Ton M S
No
3 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Nombre de Potencia: Es la magnitud En física, la fuerza es una La notación científica, La unidad física escalar que magnitud vectorial que también denominada caracteriza o mide la mide la razón de cambio patrón o notación en Toneladas rapidez con que el cuerpo de momento lineal entre forma exponencial, es Metros realiza trabajo o dos partículas o sistemas una forma de escribir los Segundos intercambia energía con de partículas. Según una números que acomoda otro cuerpo. definición clásica, fuerza valores demasiado
= = = =
N/A N/A N/A
es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía
grandes (100000000000) o pequeños (0.00000000001) para ser escrito de manera convencional. El uso de esta notación se basa en potencias de 10 (los casos ejemplificados anteriormente en notación científica, quedarían 1 × 1011 y 1 × 10−11, respectivamente). El módulo del exponente en el caso anterior es la cantidad de ceros que lleva el número delante, en caso de ser negativo (nótese que el cero delante de la coma también cuenta), o detrás, en caso de tratarse de un exponente positivo. Siempre el exponente es igual al número de cifras decimales que deben correrse para convertir un número escrito en notación científica en el mismo escrito en notación decimal. Se desplazará a la derecha si el exponente es positivo y hacia la izquierda si es negativo. Cuando se trata de convertir un número en notación decimal a
notación científica el proceso es a la inversa. Como ejemplo, en la química, al referirse a la cantidad de entidades elementales (átomos, moléculas, iones, etc.), hay una cantidad llamada cantidad de materia (mol)
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 4) Milena Rojas
= 18 = 34 = 9 /ℎ ∗ 1000 / 1 ∗ 1 ℎ/3600 = 2,5/ = / = / = ∗ =∗ = 18 ∗ 9,8 /² = 176,4 ² = / = / ² = 34 / 2,5/² = 34 / 3,78 = 3,70 / = / = / = 25 / 3,70 / = 6.7567
= / = ∗ = 176,4 ∗ 6.7567 = 1191,88188 = / = 6.7567 / 2,5 / = 2,70268 = 1191.88188 / 2,70268 = 441 es la Potencia aplicada _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Nombre del estudiante No 5:
LINA MARÍA BERNAL
Coloque aquí la copia de pantalla de los valores generados para el desarrollo de los tres ejercicios individuales asignados al estudiante No 5:
Ejercicio No 1:
Lina María Bernal León.
Segunda ley de Newton.Un semáforo de mkg (d1), está suspendido tal como se muestra en la figura, donde el ángulo tiene un valor de . Respecto al sistema se necesita saber si la tensión del cable más inclinado (T1) es mayor o menor que la del otro cable(T 2). Para ello realice el siguiente procedimiento:
a) Realice el diagrama de cuerpo libre del sistema (Tenga en cuenta que sobre el sistema actúa una f uerza vertical hacia abajo que corresponde al peso del semáforo, el cual se llamará P 3) b) Descomponga (Eje horizontal y vertical) las fuerzas de tensión inclinadas en sus componentes rectangulares y defina las ecuaciones de equilibrio del sistema. c) Apoyado en las ecuaciones que planteó en el apartado anterior (B), determine los valores de las tensiones T1 y T2. Valores asignados (Estudiante No 5) Dato No
= =
Valor 13,0 65,0
al
ejercicio Sigla
m
No
1 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Nombre de Peso: Fuerza de Tensión: Primera ley de Newton La unidad El peso de un objeto se Las cuerdas, por ejemplo, o ley de la inercia define como la fuerza de permiten transmitir Todo cuerpo continúa en kg la gravedad sobre el fuerzas de un cuerpo a su estado de reposo, o Grados objeto y se puede calcular otro. Cuando en los de movimiento uniforme como el producto de la extremos de una cuerda en una línea recta, a masa por la aceleración se aplican dos fuerzas menos que sea obligado de la gravedad, w = mg. iguales y contrarias, la a cambiar ese estado por Puesto que el peso es una cuerda se pone tensa. Las fuerzas aplicadas sobre fuerza, su unidad SI es el fuerzas de tensión son, en él. Newton. definitiva, cada una de estas fuerzas que soporta la cuerda sin romperse.
Solución del ejercicio No 1 (Estudiante No 5)
a. Diagrama de cuerpo libre y T1y T1
T2y
T2
θ θ
T1x
T2x
x
P3
b. Descomponga (Eje horizontal y vertical) las fuerzas de tensión inclinadas en sus componentes rectangulares y defina las ecuaciones de equilibrio del sistema.
=0 − = 0 = =. 65 65 = 13.9,81 =,
=0 − = 0 = = =. =. c. Apoyado en las ecuaciones que planteó en el apartado anterior (B), determine los valores de las tensiones T1 y T2. Sustituyendo T1 en ecuación 1
Calculamos T1
65.65 65 =132,4 2,366 =132,4 = , , =, =65.55,97 =
Valor Respuesta solicitado A. Ver DCL B. C.
=, =. = =,
Presente en el espacioinferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No 1 (Estudiante No 5) En este problema se aplican tanto la primera como la segunda ley de Newton. En un sistema de cuerpos conectados, tanto la aceleración como las tensiones pueden ser función de la fuerza aplicada sobre este, solo hay que establecer correctamente las ecuaciones, para despejar las variables indicadas y tener claro los fenómenos físicos
Lina María Bernal León Ejercicio No 2: Escriba aquí el enunciado del ejercicio No 2.
Teorema Trabajo-Energía cinética.Un patinador se deja deslizar por una rampa, en el punto más bajo logra adquirir una velocidad v m/s (d1). La rampa final tiene un coeficiente de fricción de μ (d2) y una longitud de x m (d3). Con base en esta información, determine el valor de la velocidad de salida de la rampa final, si se sabe que el peso del patinador es de m kg (d4) y el ángulo de la rampa final es de θ grados (d5).
Valores asignados (Estudiante No 5) Dato No
= = = = =
Valor 11,8 0,251 365 80,0 44,0
al
ejercicio
No
2 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Sigla Nombre de Trabajo no Energía cinética: Es la Energía La unidad conservativo energía que tiene un objeto mecánica: Como se ha visto cuando se está moviendo. Sumatoria de v m/s anteriormente, el trabajo Todo cuerpo en energías presentes adimensional μ está directamente movimiento tiene energía en un sistema x m relacionado con las cinética Em = Energía m kg Energía potencial fuerzas que actúan. Por lo mecánica tanto, cuando se habla de gravitacional: Se tiene en grados θ trabajo no conservativo, cuenta cuando un objeto actúan fuerzas no cambia su altura. conservativas, también Ep = Energía potencial llamadas disipativas. Un gravitacional ; m = masa ; ejemplo característico de g = gravedad ; h = altura
fuerza no conservativa es la fuerza de rozamiento.
Solución del ejercicio No 2 (Estudiante No 5) Calculamos la fuerza de fricción
=0 → −=0 = = = Cambio de energía mecánica del patinador:
∆ = − = − ∆ =ℎ − 2 El trabajo hecho por el rozamiento es igual al cambio de energía mecánica
=ℎ − 2
−.=− 2 Reemplazando
− .=− 2 . = 2 Factorizando x
= 2
Despejando y Simplificando
= 2 Reemplazando valores
13,8 ⁄ = 29,81 [44 0,25144] =, El patinador no abandona la rampa final (365m), solo avanza 11,09m sobre ella
Valor Respuesta solicitado A. El patinador rampa final
no abandona la
Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No 2 (Estudiante No 5) El trabajo no conservativo como el de la fricción depende de la trayectoria, cuanto mayor sea la trayectoria mayor es el trabajo. Para calcular el trabajo se multiplica la fuerza por
B. C. D. E.
la distancia. Teniendo en cuenta lo anterior El patinador no abandona la rampa final (365m), solo avanza 11,09m sobre ella
LINA MARIA BERNAL LEON Ejercicio No 3: Escriba aquí el enunciado del ejercicio No 3.
Potencia.El ascensor de un conjunto residencial de masa m1 kg (d1) transporta a tres personas, las cuales tiene una masa combinada de igual a m2 kg (d2). Si los rieles por los que se desliza el ascensor ejercen una fuerza de fricción constante que retarda su movimiento de F N (d3). Determine el valor de la potencia debe proporcionar el motor del ascensor para levantar el elevador y a sus pasajeros con una rapidez constante de v m/s (d4). Valores asignados (Estudiante No 5)
3 Presente en los tres espacios inferiores, las temáticas, definiciones y/o conceptos, con su respectiva definición utilizados en el desarrollo del ejercicios. Dato No Valor Sigla Nombre de Fuerza de rozamiento Trabajo no La potencia es la La unidad o de fricción: conservativo cantidad total de trabajo La fuerza de rozamiento Trabajo no conservativo, que puede hacer hasta 955 m1 kg o de fricción (FR) es una actúan fuerzas no que se descomponga 243 m2 kg fuerza que surge por el conservativas, también sino la rapidez con la que 267 Fr N contacto de dos cuerpos llamadas disipativas. Un pueda entregar el trabajo 3,20 v m/s y se opone al ejemplo característico de ósea el trabajo que movimiento. fuerza no conservativa es puede hacer en cada la fuerza de rozamiento unidad de tiempo, que es Fr=μ N precisamente la potencia. Solución del ejercicio No 3 (Estudiante No 5)
al
ejercicio
No
= = = =
⋅
Diagrama de fuerzas FM
FR WTotal
Hacemos sumatoria de fuerzas para determinar la fuerza del motor
Reemplazando datos
Calculamos la potencia
Valor Respuesta solicitado A.
=.
B. C. D.
= 0 − − = 0 = = ( ) =267 9552439,81 = 12019,38 = × = 12019,38 × 3,2 ⁄ =. Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio No 3 (Estudiante No 5) Se realiza un DCL, para poder determinar la fuerza resultante realizada por el ascensor para poder llevar un movimiento uniforme. Teniendo en cuenta la primera ley de Newton. Habiendo obtenido dicha fuerza procedemos a calcular la potencia cuando un cuerpo se desplaza a velocidad constante. P=F.v
E.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Ejercicio Colaborativo:
100413_507
. La superficie horizontal no
En el sistema que se muestra en la figura, una fuerza horizontal actúa sobre el objeto de tiene rozamiento. La polea no tiene masa ni fricción. A partir de la información anterior y la gráfica:
A. Trace los diagramas de cuerpo libre para cada uno de los dos bloques. B. Aplique el método newtoniano para determinar la aceleración del bloque de , en función de . C. Trace una gráfica cuantitativa de en función de (incluyendo valores negativos de ). ¿Para qué valores de acelera hacia arriba el objeto de ? ¿Para qué valores de permanece el sistema en reposo o se mueve con rapidez constante? D. Respondan las siguientes preguntas: I. ¿Para qué valores de queda distensionada la cuerda? II. ¿Es válida la gráfica trazada en la parte (c) para esos valores? Y ¿Por qué?
Imagen del ejercicio colaborativo de la unidad 2.
Valores asignados al ejercicio Colaborativo Presente en los tres espacios inferiores, conceptos, con su respectiva definición de la Unidad No 2 “Dinámica y Energía” ejercicios. Nombre Sigl Diagrama de cuerpo La fuerza Dato No Valor de a libre: gravitacional La etapa más que La unidad importante en la se ejerce sobre un resolución de un objeto es igual al problema que utiliza las producto de su leyes de Newton es masa (una 8,33 Kg Kilogramos dibujar un bosquejo cantidad escalar) y adecuado, el diagrama la aceleración de de cuerpo libre. Se caída libre: dibujan sólo aquellas fuerzas que actúan sobre el objeto que se aísla. Se El peso de un dibujan todas las fuerzas objeto es la que actúan sobre el magnitud de la incluidas fuerza 3,19 Kg Kilogramos objeto, cualesquiera fuerza de gravitacional que campo, como la fuerza actúa sobre el gravitacional. objeto.
=
= ∙
=
las temáticas, definiciones y/o utilizados en el desarrollo del Partícula bajo fuerza neta: Si una partícula de masa m experimenta una fuerza neta distinta de cero, su aceleración se relaciona con la fuerza neta mediante la segunda ley de Newton:
∑ = ∙ Partícula en equilibrio: Si una partícula mantiene una velocidad constante (de modo que ), que podría incluir una velocidad de cero, las fuerzas sobre la partícula se equilibran y la segunda ley de Newton se reduce a
= 0
∑ = 0
Solución del Ejercicio Colaborativo de la unidad “Dinámica y Energía” Unidad No 2. Datos:
=8,08
=3,49
Solución A: Trace los diagramas de cuerpo libre para cada uno de los dos bloques.
⃗ ⃗
⃗
⃗⃗
⃗ Solución B: Aplique el método newtoniano para determinar la aceleración Objeto
del bloque de
, en función de .
∑ = ∙
− = ∙ → = − = 8,3 3−
Solución C: Trace una gráfica cuantitativa de en función de (incluyendo valores negativos de ). ¿Para qué valores de acelera hacia arriba el objeto de ? ¿Para qué valores de permanece el sistema en reposo o se mueve con rapidez constante?
= ∙ = 8,3 3 ∙ 9,8 1 / → =81,71 ∑ = ∙ Objeto
= ∙ = 3,1 9 ∙ 9,8 1 / → =31,29 ∑ = ∙
Objeto
− = ∙
(1)
− = ∙
(2)
Sumamos (1) y (2)
− = ∙ − = ∙ − = ∙ ∙ = − 8,33 3,19 = − 31,29 11,52∙31,29 = =0
=34,24
Si la aceleración , entonces , esta es la fuerza necesaria para que el sistema permanezca en reposo. Si la fuerza , el objeto se desplazará hacia arriba.
>34,24
Para una fuerza igual a 34,24 N el sistema permanece en reposo, para fuerzas mayores a esta, el objeto
acelera hacia arriba.
Solución D: Respondan las siguientes preguntas:
¿Para qué valores de queda distensionada la cuerda?
− = ∙ (1) − 0 = −8,33 ∙ 9,8 1 / = −81,71 Objeto
La cuerda queda distensionada con una fuerza de mínimo 79,26 N a la izquierda ¿Es válida la gráfica trazada en la parte (c) para esos valores? Y ¿Por qué?
No es válida, ya que la gráfica trazada en (c) habla de la variación de la aceleración respecto a la fuerza aplicada y para graficar la tensión de la cuerda respecto a la fuerza aplicada, esta variaría notablemente.
Valor solicitado
B. C. valores de acelera hacia arriba y valor para sistema en reposo. D. valores de
Respuesta
− = 8,33
≥ 31,29
≤ −81,71
distensionada la cuerda,
Presente en el espacio inferior un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio Colaborativo de la unidad “Dinámica y Energía” Unidad No 2.
Podemos evidenciar que la fuerza que se debe aplicar al sistema para que este permanezca en reposo es de 31,29 N, si la fuerza aplicada es mayor a esta cantidad, la masa 2 empezará a acelerar hacia arriba y la masa 1 hacia la derecha. Ahora, si la fuerza aplicada es menor de 31,29 N, la masa 2 acelerara hacia abajo y la masa 1 hacia la izquierda. También evidenciamos que la fuerza que se debe aplicar al sistema para que la cuerda quede con tensión igual a cero, es de 81,71 N a la izquierda; como la fuerza que se aplica va hacia la derecha, esta se debe contrarrestar y aplicar un poco más d e fuerza al lado contrario y así distensionar la cuerda. Con una fuerza de 81,71 N o más hacia la izquierda, la cuerda quedara sin tensión.
CONCLUSIONES El grupo de estudiantes debe redactar las conclusiones del trabajo realizado en una hoja independiente del resto del trabajo, después del desarrollo de los ejercicios y antes de las referencias bibliográficas. Cada estudiante presenta como mínimo una conclusión. NOTA. Al final de la conclusión, debe indicarse entre paréntesis el nombre del autor y el año de presentación de la misma; por ejemplo;
Con el desarrollo del presente trabajo colaborativo Fase No 1, se comprendió que en el movimiento circular uniforme, el módulo de la velocidad es constante (Edson Benítez, 2016) Como conclusión del trabajo Colaborativo fase 4, no solo fue un valor significativo trabajar en equipo, sino que también debido a las investigaciones y exploraciones de varios libros web se pudo identificar los problemas o ejercicios planteados por la tutora el cual fue muy beneficiosito saber más sobre las tres leyes de newton las cuales eran denominadas así primera ley de inercia, segunda ley de fuerza, tercera ley de acción y reacción, estas leyes fueron de máxima ayuda para el desarrollo de los ejercicios ya que de ahí se lograron sacar las fórmulas para el desarrollo de casa ejercicio (Dick De Jesús Muñoz Barbosa)
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Serway. Física. Editorial McGraw-Hill (1992) Tipler P. A. Física. Editorial Reverté (1994). Alonso M. y Finn E. J. Física. Editorial Addison-Wesley Interamericana (1995). Varios autores. Física II. Segundo cuatrimestre de Ingeniería Industrial. Curso 1998-99. Dpto. Física Aplicada I, E. T. S. I. Industriales y de Telecomunicación (Bilbao). Eisberg, Lerner. Física. Fundamentos y Aplicaciones. Editorial McGraw-Hill (1983). Gettys, Keller, Skove. Física Clásica y Moderna. Editorial McGraw-Hill (1991).
