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ciencia y fisica estan los 5 ejercicios pedidos en la guia para la completar lo solicitado...

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Anexo 1 Ejercicios Tarea 1. Física General. 100413A_954 Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingenierías ECBTI Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD

Introducción

1

Estimado estudiante, bienvenido a la Unidad 1-Tarea 1 del curso de Física General. A continuación, encontrará los ejercicios a desarrollar, es importante leer detalladamente la Guía de actividades y rúbrica de evaluación antes de desarrollar los ejercicios. En cada uno de los ejercicios encontrará la variable ψ , la cual corresponde al número que debe asignar para desarrollar el ejercicio, para calcularlo tome cada dígito de su cédula y súmelo. Ejemplo: El número de cédula es 7.894.582.648; ahora se debe separar cada dígito y sumarlos de manera independiente, así:

ψ=1+ 1 + 4 +3+ 4 + 0+ 8 + 9 + 6 +1 ψ=37 Este valor obtenido lo debe reemplazar en cada uno de los ejercicios donde aparece la variable correspondientes 1.

ψ

y realizar las operaciones

[25 puntos] Simulador Virtual: Vectores

Instrucciones: El primer punto del taller corresponde a realizar una práctica a través de un simulador virtual. Según la rúbrica que previamente ha leído, en este punto deberá realizar un vídeo donde presente su documento de identidad al inicio, puede utilizar cualquier editor de vídeo y plataforma para publicarse. Procedimiento:

i) Diríjase al enlace: https://www.reexunad.com/fisica-general y dé clic en componente teórico;

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2 ii) En el entorno Laboratorio Virtual escoja el Lab.1. Vectores de la Unidad 1: Medición y cinemática y a continuación, elija la opción Ecuaciones.

iv) Cuando ya obtenga los valores de los vectores, ubique el vector suma c de la parte superior derecha

iii) En el espacio de Ecuaciones, deberá abrir el botón verde (+ vector base) con el objetivo de designar los valores para cada vector. Para saber que valores debe asignar a los vectores

a y b , reemplace el valor que le

dio para ψ cálculos:

en la siguiente expresión y realice los

37 ^ 37 ^ i+ j 10 20 b = 37 ^i + 37 ^j 14 10 a =

Si el valor obtenido para cada uno de los vectores

v) En la parte superior encontrará los datos para cada vector, en la cual se representan las magnitudes, direcciones y componentes de cada vector bajo tres posibles situaciones. Para el vídeo únicamente se realizará la suma de dos vectores y el resultante c . Ahora, deberá variar los cuadros para obtener los productos por escalar de cada vector.

a

y  b , le da un número decimal, páselo a un número entero utilizando las técnicas de redondeo.

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vi) Finalmente, consigne la información solicitada en la siguiente tabla:

Vector

Magnitud

Dirección

Componente en x

Componente en y

a

b c = a +b 2 a 2 b c =2 a +2 b 3 a

5 b c =3 a +5 b −5 a 3 b c =−5 a + 3b 2.

[7 puntos] Movimiento Uniforme Rectilíneo (MRU) y Movimiento Uniformemente Acelerado (MUA).

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Contexto: El vehículo Thrust SSC (Super Sonic Car) es exaltado en el mundo automovilístico por los procesos de los ingenieros en la elaboración del vehículo al lograr romper la barrera del sonido, La Fig.1 muestra una foto del increíble auto:

Fig.1: En el otoño de 1997, en el desierto de Black Rock en Nevada, estados Unidos, el piloto británico de la RAF Andy Green estableció un récord de velocidad en tierra en Thrust SSC, y luego lo rompió rápidamente de nuevo. Cita: D. Fowler, "Thrust SSC – Andy Green," 2020. [Online]. Available:

https://landspeedrecord.org/thrust-ssc-andy-green/.

Interrogante: Un Ing. Electrónico egresado de la UNAD y máster en aerodinámica encuentra factible el diseño de una cubierta curva de acero inoxidable para que pueda funcionar en el mar. Para ello, realiza la siguiente prueba: i)

El vehículo clásico se desplaza a una velocidad máxima de 1228 km/h en terreno. Si el tanque de gasolina viajando a su velocidad máxima de manera constante tarda en vaciarse en

ψ 50

h ¿Cuál es la distancia máxima alcanzada por

el vehículo? ii)

El prototipo del ingeniero (vehículo híbrido) desarrollado en simulaciones 3D alcanza un máximo de

1205

km h

debido a la resistencia de la cubierta tipo lancha y el agua. Dentro de sus cálculos logró mejorar la aerodinámica alcanzando una mejora de

40

ψ km , sin embargo, el combustible se acaba en un tiempo de h. 100 h

a) ¿Cuál es el valor de la velocidad final al hacer el ajuste? b) ¿Cuál es la distancia máxima lograda con el valor de velocidad final? c) ¿Cuál es la razón de proporcionalidad1 entre la velocidad del vehículo clásico versus el vehículo híbrido? iii)

1

La siguiente gráfica muestra la aceleración en el arranque del motor hasta que llega al último cambio y manteniendo en adelante una aceleración constante:

La razón de proporcionalidad es la razón entre dos variables que se quieren comparar entre sí. Ejemplo: Un bloque A tiene una masa de 500 g y un bloque B tiene

una masa de 100 g, la razón de proporcionalidad será la división entre los dos bloques

m A 500 g =5 = m B 100 g

, despejando, quiere decir que la masa del bloque

A es 5 veces mayor que la masa del bloque B. Realice el mismo procedimiento para el desarrollo de este ítem.

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Fig.2. Aceleración del motor del Trusth los primeros 12 segundos. Note que la aceleración de arranque está definida en los 4 primeros segundos, después se mantiene constante.

A partir de la información de la gráfica anterior, escriba las ecuaciones de movimiento para el valor de la aceleración en t=6 s , considerando que en adelante el vehículo mantendrá ese valor de aceleración constante (considere la posición inicial en 0 m y la velocidad 1228 km/h). -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3.

[7 puntos] Cantidades vectoriales y escalares

Et , formado por dos vectores Contexto: Un ingeniero de telecomunicaciones desea conocer el valor del campo magnético total  de campo eléctrico debido a dos conductores (cables) en los cuales circulan dos corrientes diferentes, tal como se aprecia en la Fig. 3:

Interrogante: Si el campo eléctrico producido por el primer conductor es por el segundo conductor es i) ii)

2

E2=2 · 37

E1=5 · 37

V ^ V i +3 · 37 ^j y el campo producido m m

V^ V i −3· 37 ^j . m m

Calcule el campo eléctrico total de forma vectorial2. Determine la magnitud y dirección del campo eléctrico generado.

El campo eléctrico total será equivalente a la suma de los dos vectores de campo eléctrico

 E2 Et =  E1 + 

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iii)

Calcule el voltaje3 producido por el conductor si tiene una longitud 4.

x =37 m ^i+37 2 m

6

[7 puntos] Movimiento en dos dimensiones

Contexto: En un caso forense, los investigadores indagan sobre la posible trayectoria que habrá tomado una bala perdida que impactó sobre el cráneo de un hombre el cual fue víctima del incidente. Para ello replican la escena del crimen, se sospecha que fue disparada el arma desde la puerta de una casa de 2 pisos lanzada con un ángulo de 40° y la velocidad de la bala para el tipo de arma es

v 0 =4 · ψ

m . s

A partir de la información anterior: i) ii) iii) iv) v) vi)

Dibuje sobre cada posición de la bala el comportamiento de la velocidad en ambos ejes coordenados. Determine las componentes v x e v y del vector velocidad. Encontrar el tiempo de vuelo. Determine la distancia en la cual el hombre estaba con respecto al lanzamiento del proyectil. Determine la altura máxima alcanzada por la bala. Ahora indague: ¿Si hubiese sido un lanzamiento con un ángulo igual a 85°, la vida de la persona correría peligro? 5.

[15 puntos] Caída Libre: Aproximación a la aceleración gravitacional.

Para el siguiente ejercicio necesitará: a) Tres objetos esféricos de diferentes masas y tamaños (por ejemplo, una naranja, un melón y un balón de fútbol). b) Una cámara de vídeo. c) Una cinta métrica (flexible o de costura) Procedimiento: a) Ubicar los tres objetos a una altura de h=2⋅ ψ en una pared y haga una marca visible de la altura donde lo lanzará. b) Lanzar cada uno de manera independiente y grabar su movimiento con la cámara. c) Tome el inicio del desplazamiento del vídeo como el tiempo inicial hasta el momento que en el vídeo se observa que toca el suelo la esfera. (Por ejemplo, si en el vídeo empieza a caer en 3 s y cae al suelo en 10 s según los datos del vídeo, entonces, su tiempo será t=10 s – 3 s=7 s ) d) Repita la experiencia 3 veces con cada muestra, tome una imagen de captura de cada vídeo y consigne la siguiente tabla:

3

EL voltaje será equivalente al producto punto entre los vectores de campo eléctrico y el vector longitud voltios.

E t ⋅ x V =

, el resultado estará en

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Lanzamiento

¿ ¿ ¿ h=¿ ¿

Objeto 1: ________________

Objeto 2: ________________

Objeto 3: ________________

t1 t2

t3 Promedio:

Δt= e)

t 1+t 2 +t 3 3 La ecuación de desplazamiento en caída libre es

1 2 h= g ⋅ Δ t 2 El valor de la altura (h) es conocido, el tiempo Δt es el promedio calculado anteriormente, despeje de la ecuación de desplazamiento en caída libre la gravedad y calcule su valor para los tres sistemas. Encuentre el porcentaje de error y llene la siguiente tabla: Objeto

Dato teórico de gravedad

Dato experimental de la gravedad

Porcentaje de error

| |

%ϵ= Objeto 1: Objeto 2:

g=9.8

m s2

g−g e g

ge =¿ 1

ge =¿ 2

Objeto 3:

ge =¿ 3

Realice un análisis de los resultados obtenidos, teniendo en cuenta los siguientes interrogantes: ¿El valor de la gravedad obtenida experimentalmente es un valor cercano al valor de la gravedad teórica? ¿Qué información me brinda el valor obtenido en el porcentaje de error?

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