MOMENTO DE EVALUACION: INTERMEDIAUNIDAD 2: Profundizacin en mecnicaRevisin del Resumen

CURSO: FISICA GENERAL

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAEscuela: ECBTICERES VALLE DEL GUAMUEZ03/04/2015El trabajo presenta todos los requerimientos en cuanto a la conceptualizacin de la temtica a tratar, est determinado el tema, seguido por el ejercicio escogido, y finalmente el concepto terico para dar solucin al problema planteado, incluyendo las formulas bsicas para dar solucin al problema.La observacin analizada es con referencia a las normas APA, por lo cual el trabajo quedara as:

INTRODUCCIONEl presente trabajo corresponde a los ejercicios escogidos de manera personal para contribuir con la actividad individual contemplada dentro de la gua de actividades denominada RESUMEN U2.En el trabajo encontraremos el problema escogido segn el tema, los conceptos que profundizan la temtica a estudiar con la solucin de problema; y las formulas a utilizar para dar solucin a los mismos. Con la elaboracin del presente buscamos:Evaluar e implementar la teora vista durante el desarrollo del curso.Abordar los temas de la unidad dos del curso desarrollando problemas propuestos.Desarrollar habilidades inter-personales para lograr un desempeo alto en equipo colaborativo.Establecer y defender posiciones con evidencias y argumentos slidos

TEMA 1. ENERGA DE UN SISTEMA.DESCRIPSION DEL PROBLEMA Ejercicio 3: Cuando un objeto de 4.00 kg cuelga verticalmente en cierto resorte ligero descrito por la ley de Hooke, el resorte se estira2.50 cm. Si se quita el objeto de 4.00 kg, a) cunto se estirar el resorte si se le cuelga un objeto de 1.50 kg? b) Cunto trabajo debe realizar un agente externo para estirar el mismo resorte 4.00 cm desde su posicin sin estirar?CONCEPTOENERGA POTENCIAL Y ENERGA CINTICALa materia en ciertas condiciones tiene la capacidad de hacer trabajo. Por ejemplo:Un cuerpo pesado y suspendido a gran altura puede hacer trabajo sobre un pilote si se deja caer sobre l.Un resorte comprimido puede disparar un proyectil.Una cada de agua puede hacer trabajo al mover una turbina.El cuerpo pesado y suspendido y el resorte comprimido tienen energa de posicin, en tanto que la cada de agua tiene energa en movimiento.Esta capacidad para hacer trabajo se llama energa.La energa mecnica existe en dos formas: la energa de posicin o energa potencial (Ep) y la energa de movimiento o energa cintica (Ec).

Al tomar un martillo para clavar, se realiza lo siguiente: Al elevar el martillo una distancia se efecta un trabajo sobre el martillo.La posicin del martillo ha cambiado debido al trabajo realizado sobre l, o sea que la energa potencial del martillo ha aumentado respecto de su posicin original (posicin A). Entonces:

Esta energa potencial (Ep) se transforma en energa cintica (Ec) cuando al bajar (al moverse) el martillo golpea al clavo, haciendo trabajo sobre ste. Un cuerpo con energa cintica hace trabajo sobre otro cuerpo cuando es detenido por ste o cuando se disminuye su velocidad.UNIDADES DE ENERGAComo la energa potencial consiste en el trabajo hecho sobre un cuerpo para levantarlo respecto a un nivel (que se escoge como cero), entonces:El trabajo es: La energa potencial es: En donde el peso se mide en Newton y la altura en metros. Entonces:

Por otra parte, y de acuerdo con los ejemplos vistos, es posible darse cuenta que la capacidad para realizar trabajo que tiene un cuerpo en movimiento su energa cintica, ser mayor cuanto mayor sea:Su masa (m)Su velocidad (v)Se puede demostrar que la energa cintica de un cuerpo est dada por la siguiente expresin:En donde la masa se mide en kilogramos y la velocidad en metros sobre segundo. Obsrvese que la unidad de energa potencial y de energa cintica es igual a la unidad de trabajo.Ejemplo:Cul es la energa cintica de la pelota un instante antes de que choque con el suelo?De esta forma se demuestra que toda la Ep que tiene la pelota en la ventana A se ha transformado en Ec de la pelota antes de tocar el suelo. Analcese la siguiente tabla y vase las conclusiones.Si no se toman en cuenta las fuerzas de friccin:La energa potencial + la energa cintica = constante.

Tomando en cuenta las fuerzas de friccin: Considerando el ejemplo anterior. Si se toma en cuenta la fuerza de friccin, la magnitud de la energa cintica es ligeramente menor, la diferencia se transforma en energa trmica, la suma de la energa potencial, cintica y trmica puede ser:

De esta forma se demuestra que en un sistema la energa no se crea ni se destruye, slo se transforma.Sistema de referenciaEn el ejemplo que analizado, se considera que la altura es la distancia que existe entre un cuerpo y el nivel del suelo; es decir, se toma como nivel de referencia cero a la superficie de la Tierra, pero en realidad lo que interesa es la diferencia de energa potencial.POTENCIAEn la industria no slo es importante que se lleve a cabo el trabajo y conocer la energa que se utiliza, sino tambin el tiempo en que se puede hacer el trabajo y la rapidez con que se transforma la energa.La unidad de potencia en el SI es el J/s. Esta unidad se denomina watt, en honor a James Watt, quien hizo importantes contribuciones al desarrollo industrial de su tiempo.UNIDADES DE POTENCIAEl watt es una unidad muy pequea que corresponde al trabajo de 1 joule realizado en 1 segundo, por lo que en muchas ocasiones se usa el kilowatt.

Existe otra unidad que generalmente se utiliza para indicar la potencia de los motores. Esta unidad se denomina caballo de fuerza o de potencia hp (horse power).

ENERGA POTENCIAL DE UN RESORTE.Los resortes son casos de especial inters, ya que producen fuerzas restauradoras que permiten la descripcin de una enorme cantidad de fenmenos fsicos. En un resorte la fuerza est determinada por la ecuacin,

Esta es la denominada ley de Hooke, y es ms general que la mostrada con anterioridad. En esta ecuacin el movimiento es a lo largo de un eje cualquiera, demarcado por la direccin radial r, y la posicin de equilibrio es el punto r0.La energa potencial del sistema es,

Por convencin se suele elegir la constante C = 0, de manera que la energa potencial de un resorte toma la forma

FORMULAS A UTILIZAR EN LA SOLUCIN DEL PROBLEMA: ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke

Ecambio de forma que experimenta un material elstico La seccin transversal de la pieza estirada F fuerza Utilizamos la frmula de Hooke Para hallar el trabajo utilizamos la siguiente formula: TEMA 2: CONSERVACIN DE LA ENERGA

DESCRIPSION DEL PROBLEMA Ejercicio 9: El coeficiente de friccin entre el bloque de 3.00 kg y la superficie en la figura P8.19 es 0.400. El sistema parte del reposo. Cul es la rapidez de la bola de 5.00 kg cuando cae 1.50 m?CONCEPTOLa energa cintica y potencial, ahora se puede definir la energa total, esta energa es la suma de las dos energas:

Si solamente actan sobre el sistema fuerzas conservativas, es decir aquellas fuerzas que el trabajo que realizan no depende de la trayectoria, entonces la energa total se conserva.Ejemplo: Velocidad de un objeto lanzado verticalmente.Supongamos que lanzamos un objeto de masa m verticalmente hacia arriba, con una velocidad inicial de v = v0k, es decir que solo hay componente en la direccin Z. Cul es la velocidad del objeto al alcanzar una altura h?Para ello utilizaremos la conservacin de la energa. La energa cintica inicial la notaremos como K0 y esPara ello utilizaremos la conservacin de la energa. La energa cintica inicial la notaremos como K0 y es

Vamos a tomar como el origen de coordenadas el suelo, de esta forma la energa potencial inicial U0 es para y = 0,

De esta forma la energa total inicial E0 es,

Esta energa debe ser igual en toda la trayectoria de objeto, y al subir el objeto va adquiriendo energa potencial. La energa total para cada punto en z es,

Hemos notado vz como la velocidad del cuerpo a una altura z.En un punto de altura z = h la energa inicial es igual a la energa en este punto, de manera que,

De la anterior ecuacin podemos despejar vh que es la velocidad que nos interesa,

La energa puede definirse en la forma tradicional, aunque no universalmente correcta como "la capacidad de efectuar trabajo". Esta sencilla definicin no es muy precisa ni vlida para todos los tipos de energa, como la asociada al calor, pero s es correcta para la energa mecnica, que a continuacin describiremos y que servir para entender la estrecha relacin entre trabajo y energa.Pero, qu se entiende por trabajo? En el lenguaje cotidiano tiene diversos significados. En fsica tiene un significado muy especfico para describir lo que se obtiene mediante la accin de una fuerza que se desplaza cierta distancia.El trabajo efectuado por una fuerza constante, tanto en magnitud como en direccin, se define como: "el producto de la magnitud del desplazamiento por la componente de la fuerza paralela al desplazamiento".

En forma ms general se escribe:W=Fdcos, donde F es la magnitud de la fuerza constante, del desplazamiento del objeto y el ngulo entre las direcciones de la fuerza y del desplazamiento neto. Notemos que Fcos es justamente la componente de la fuerza F paralela a d. Se aprecia que el trabajo se mide en Newton metros, unidad a la que se le da el nombre Joule (J). 1 J = 1 Nm.FORMULAS A UTILIZAR PARA LA SOLUCIN DEL PROBLEMA: Para m1= Fx= T-Fr= m1*aPara m2: Fy: T-W2=-m2*aComo el movimiento que realiza el cuerpo 2 es una cada libre usamos la siguiente ecuacin:a=1/2gtPara dar la respuesta final remplazamos en la ecuacin de v= d/tTEMA 3: CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL Y COLISIONESPROBLEMA:Ejercicio 11. Una bola de 0.150 kg de masa se deja caer desde el reposo a una altura de 1.25 m. Rebota en el suelo para alcanzar una altura de 0.960 m. Qu impulso le da el piso a la bola?CONCEPTO:Para describir claramente el movimiento de los objetos, los consideraremos como partculas, como un cuerpo de dimensin muy pequea en la que se concentrabas toda su masa. El movimiento de un objeto es el cambio de posicin respecto a un punto de origen o referencia en determinado tiempoLa trayectoria es la curva descrita por el movimiento de un mvil Segn la trayectoria que sigue un objeto al moverse, se tienen movimientos rectilneos y curvilneos. La distancia es la longitud del cambio recorrido por un objeto y que puede cambiar la direccin o sentido. La distancia puede ser medida en centmetros, metros, kilmetros, etc. Desplazamiento es el cambio de posicin representado por un vector que se traza desde el punto de inicio hasta el punto final.El desplazamiento se expresa en las mismas unidades que la distancia pero, adems, debe anotarse su direccin y sentido. Es comn confundir estos dos ltimos conceptos ya que en algunos casos, cuando se realizan los cambios de posicin sobre una lnea recta de referencia y en el mismo sentido, tiene la magnitud. La Rapidez es una cantidad escalar y est dada por la trayectoria recorrida en un tiempo determinado:

La Rapidez media es la distancia total recorrida por el objeto, entre el tiempo total empleado para recorrerla

La velocidad es una cantidad vectorial dada por el desplazamiento de un cuerpo por unidad de tiempo:

La velocidad media es el desplazamiento total de un objeto dividido por el tiempo total empleado:

La aceleracin es el cambio de velocidad por unidad de tiempo representada por la frmula:

Movimiento rectilneo uniformeSe presenta cuando los objetos que se mueven en un tramo recto determinado alcanzan una aceleracin de cero; es decir, mantienen una velocidad constante en la que recorren distancias iguales en tiempos iguales. Algunos problemas en los que el movimiento tiene ciertos cambios de velocidad se pueden resolver con la velocidad promedio, si la aceleracin es cero. En otros movimientos se pueden representar varios tramos, cada uno con una velocidad constante que se resuelven de forma individual.La frmula que utilizaremos en este tipo de problemas es donde vm es la magnitud de la velocidad o rapidez media.

Movimiento rectilneo uniformemente acelerado.Este tipo de movimiento se presenta un cambio uniforme en la velocidad del mvil. Es decir, tiene una aceleracin que como cantidad vectorial es positiva cuando la velocidad aumenta en la direccin y sentido del movimiento, o negativa cuando el objeto disminuye su velocidad. En los problemas siguientes utilizaremos la frmula de aceleracin constante:

Siendo:a = AceleracinVf = Velocidad finalVi = Inicialt = tiempo en que se lleva a cabo el cambio de velocidad. ColisionesEn un choque 2 objetos se aproximan uno al otro, interaccionan fuertemente y se separan. Antes de la colisin, cuando estn alejados, los objetos se mueven con velocidades constantes. Despus del choque se mueven con velocidad constante, pero distintas. Normalmente interesa conocer las velocidades finales de los objetos cuando sus velocidades iniciales y las caractersticas del choque son conocidas.En el mundo de las colisiones, podemos encontrarlas diferenciadas de 2 formas, las cuales se denominan, colisiones elsticas e inelsticas.Colisin InelsticaSe llama a la colisin en la cual se pierde Energa Cintica. Bajo ciertas condiciones especiales, se pierde poca energa en la colisin.Colisin ElsticaEs el caso ideal, cuando no se pierde Energa Cintica, un ejemplo es la pelota de caucho endurecido que cae sobre algo duro y macizo, en un piso de mrmol, por ejemplo, y rebota aproximadamente hasta la misma altura de su punto de partida, siendo despreciable la energa perdida en su choque contra el piso.FORMULA A UTILIZAR PARA LA SOLUCIN DEL PROBLEMA:J=impulsoJ=pf-pi Siendo Remplazando tenemos:j=Vf-mviComo la velocidad inicial no es la que tena antes de caer de la altura de 1.25m (esta es cero), sino la que tena inmediatamente antes del choque con el suelo (o sea la que tena al llegar al suelo). La calculamos con la siguiente ecuacin:vf^2=vi^2+2axTEMA 4: BREVE ESTUDIO DE LA PRESINPROBLEMA:Ejercicio 19. Una pelota de ping pong tiene un dimetro de 3.80 cm y una densidad promedio de 0.084 0 g/cm3. Qu fuerza se requiere para mantenerla completamente sumergida bajo el agua?CONCEPTOSe define presin como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el rea de dicha superficie.

La unidad de medida recibe el nombre de pascal (Pa).La fuerza que ejerce un fluido en equilibrio sobre un cuerpo sumergido en cualquier punto es perpendicular a la superficie del cuerpo. La presin es una magnitud escalar y es una caracterstica del punto del fluido en equilibrio, que depender nicamente de sus coordenadasLa presin en el sistema internacional se mide en N/m2 y es denominada pascal. Otra unidad utilizada en los pases anglosajones es la baria, la cual es din/cm2. El bar que equivale a 106 din /cm2 y la atmsfera normal o estndar, la cual equivale a 1,033 kilogramos-fuerza/cm2. La atmsfera ejerce una gran presin sobre nosotros.La presin atmosfrica es la fuerza que el peso de la columna de atmsfera por encima del punto de medicin ejerce por unidad de rea. La unidad de medicin en el sistema mtrico decimal es el hectoPascal (hPa) que corresponde a una fuerza de 100 Newton sobre un metro cuadrado de superficie. La variacin de la presin con la altura es mucho mayor que la variacin horizontal, de modo que para hacer comparables mediciones en lugares distintos, hay que referirlas a un nivel comn (usualmente el nivel del mar).FORMULA A UTILIZAR PARA LA SOLUCIN DEL PROBLEMA:

TEMA 5: MECANICA DE LOS FLUIDOSPROBLEMA:Ejercicio 24. A travs de una manguera contra incendios de 6.35 cm de dimetro circula agua a una relacin de 0.012 0 m3 /s. La manguera termina en una boquilla de 2.20 cm de dimetro interior. Cul es la rapidez con la que el agua sale de la boquilla?CONCEPTOPara hallar estos problemas debemos tener en cuenta:Presin:La presin se define como la fuerza que se ejerce por unidad de rea o como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el rea de dicha superficie.

La unidad de medida recibe el nombre de pascal (Pa).La fuerza que ejerce un fluido en equilibrio sobre un cuerpo sumergido en cualquier punto es perpendicular a la superficie del cuerpo. La presin es una magnitud escalar y es una caracterstica del punto del fluido en equilibrio, que depender nicamente de sus coordenadas.Principio de Pascal:La presin aplicada a un fluido se transmite sin disminucin alguna a todas las partes del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene. Las fuerzas que actan sobre una parte del fluido, se transmiten al interior del mismo y al recipiente que lo contiene. En este caso el embolo ejerce una fuerza F sobre el rea determinada por el contacto entre el embolo y el fluido, esto define una presin. Esta presin es transmitida a todas las partes del fluido y a las paredes del recipiente.

Densidad:La densidad () de una masa homognea se define como la relacin entre su masa (m) y el volumen (V) ocupado por esta; sus unidades son el kg/m3 o el g/cm3.

Para una masa no homognea:

En donde dm se refiere a la masa infinitesimal que ocupa un volumen dV.Gravedad especfica:La gravedad especfica, la cual se denota como g, es la relacin entre la masa de un cuerpo slido o lquido y la masa de un volumen igual de agua a 4C, o a otra temperatura especificada.

Peso especfico:El peso especfico de una sustancia se define como la relacin entre el peso (mg) y el volumen (V) ocupada por esta. Se denota como:

Viscosidad:La viscosidad absoluta () se determina por medio de la ecuacin de Poiseuille:

Dnde:1. Q es el volumen del lquido recogido por unidad de tiempo, se mide en cm3/s. Nos indica el volumen que pasa por el tubo en una unidad de tiempo determinada.2. A mayor diferencia de presiones p, mayor ser el volumen del lquido recogido por unidad de tiempo.3. Entre mayor sea el radio del tubo, mayor ser el volumen recogido, esto es claro ya que pasa una mayor cantidad de lquido por un tubo de mayor dimetro que por uno de menor dimetro.4. La cantidad es la viscosidad, y se mide en pases (P), un P equivale a una pascal por segundo. Entre mayor sea la viscosidad del lquido menor ser el volumen de este que pase por la abertura, y por lo tanto pueda ser recogido.Tensin superficial:Se define como la razn entre el cambio de la energa E y el rea elemental A

FORMULA A UTILIZAR PARA LA SOLUCIN DEL PROBLEMA

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASAmerican Psychological Association. (2009). Publication manual of the American Psychological Association (6 Ed.). Washington DC.UNAD Universidad Nacional Abierta y a Distancia. (2010). Campus Virtual Modulo de Fisica General. Obtenido de: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/100413/PROT_FISICA_GENERAL_2014-1.pdf UNAD Universidad Nacional Abierta y a Distancia. (28 de Abril de 2014). Modulo Virtual de Fisica General. Obtenido de: http://66.165.175.239/campus09_20132/course/view.php?id=1421 Serway, R. A., & Jewett Jr., J. W. (2008). Fsica para ciencias e ingenieras Vol. 1 (p. 723). Retrieved from http://unad.libricentro.com/libro.php?libroId=323#