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problemas de fisica resuletos
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Nancy Marisol Páramo Aldaco Semana 4, Módulo XIX

Prepa en Línea SEP Alumna

Nancy Marisol Páramo Aldaco

Facilitador

JOSÉ ALONSO PACHECO SÁNCHEZ Proyecto Integrador

Aplicación de la energía y las ondas en la solución de problemas

Fecha esperada 31 de julio de 2020

Irapuato, Guanajuato

julio, 2020

Nancy Marisol Páramo Aldaco Semana 4, Módulo XIX

Ejercicio 1. En una fábrica se trasladan cajas de 10 kg en una banda transportadora que se mueve con rapidez constante. Al final de la banda se encuentra una rampa que llevará la caja hasta el punto D. El coeficiente de fricción cinético entre las superficies en la rampa es de 0.38. Las dimensiones de la banda y la rampa se muestran en el diagrama siguiente:

Calcula: Con base en el problema anterior, se requiere obtener la rapidez a la que se debe mover la banda para que las cajas lleguen con una rapidez de 0.3 m/s al punto D, que es el lugar donde los trabajadores las recogen, pues de llegar con una mayor rapidez se puede dañar la caja. Aplicando la ley de la conservación de la energía, calcula la velocidad de la banda transportadora realizando los pasos siguientes: a) De C a D i. ¿Con qué energía cinética debe llegar la caja al final de la rampa? (punto D). 1 Ec = m v 2 2 1 Ec = ( 10 kg ) ( 0.382 ) 2 Ec =( .5)(10 )( .1444 ) Ec =.722 J

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ii. ¿Cuánta energía se pierde por fricción entre los puntos C y D? Fuerza Normal Fn = (m) (g) Fn = (10 ) (9.81) Fn=98.1 N Fuerza de fricción Fr =( Cf ) (Fn) Fr =( .38 )(98.1 N ) Fr =3 7 .278 N Trabajo por fricción W cd =( Fr ) (d ) W cd =( 37 .278 )(3 m) W cd =111.834 J iii. ¿Qúe energía cinética debe tener en el punto C? Ec c+w=Ec T Ec T =.722 J +111.834 J Ec t=112.556 J

iv.¿Cual es la velocidad en el punto C? 1 2 Ec = m v 2 v=

√ 2 Ec

v =√

m 2(112 .556 )J 10 kg

v =4. 74 m /s

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b) De B a C Revisa el siguiente diagrama para analizar la zona de rampa

i. ¿Cuál es la longitud y el ángulo de inclinación de la rampa?.

2

2

H =C + C

2

´ √ a2 +b 2 BC= 5.062 (¿+ 9)=3.75 m ´ √ 2.252 + 32=√¿ BC= −1

θ=tan (

2.25 )=36.86 ° 3

ii. ¿Cuánto vale la fuerza de fricción en este segmento?

F N =mgCos(θ) F N = ( 10 ) (9.81 ) cos (36.86) F N =78.49 N

Fr =μ F N Fr =(0.38)(78.49 N ) Fr =29.82 N

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Nancy Marisol Páramo Aldaco Semana 4, Módulo XIX iii. ¿Cuánta energía se disipa por fricción?

W BC =Fr d

W BC =( 29.82 )(3.75 m ) W BC =111.825 J

iv. ¿Cuál es el valor de la energía potencial en el punto B?

E pB=mgh E pB= (10 )( 9.81 )(2.25) E pB=220.72 J v. ¿Y cuál debe ser su energía cinética al llegar al punto B para llegar al punto C con la velocidad que ya calculaste previamente?

ECB =w BC + ECC −E pB ECB =111.825 J +112 .556 J −220.72 J

ECB =3.66 J c) De A a B i. ¿Con qué velocidad debe ir la banda transportadora?

1 EcB = m v 2 2 v=

v=

√ 2 Ec B m

√ 2(3.66)J 10 kg

v =0.855 m/s

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Ejercicio 2. Durante un concierto, se toca en una bocina una nota Fa que tiene una frecuencia de 349 Hz. Al usar un medidor de presión me marca que la máxima diferencia de presión respecto a la presión atmosférica producida por este sonido es de 0.5 Pascal. Usando la fórmula de la intensidad del sonido en decibeles que es:

Donde: I = intensidad del sonido en decibeles = logaritmo base 10 = diferencia de presión máxima de la onda respecto a la atmosférica en Pascales.

Calcula: a). ¿De cuánto es la intensidad del sonido en decibeles?

b). ¿Cuál es la longitud de onda de este sonido? (Considera una velocidad del sonido en el aire de 343 m/s). γ=

v f

γ=

343 349

γ =.98 m

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c). ¿Cuál es la ecuación de la presión en función del tiempo? (Considera una fase inicial). PCos (K ∅−wt )

P = Diferencia de presión = 0.5 V = Velocidad del sonido = 343 m/s K = Número de onda, formula k= w/v Fase incial W = Velocidad ángular w= 2πf w=2 π f w=2 π 349 w=698 π

698 π 343 K=2.03 π K=

PCos (K ∅−wt ) 0.5 cos (2.03 π (1.2 )−698 π t ) 0.5 cos (2.43 π −698 π t )

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Ejercicio 3. En un laboratorio se realizan experimentos en los que se aceleran partículas que producen ondas electromagnéticas de HZ. Calcula: a) ¿Cuál es su longitud de onda? (Usa la velocidad de la luz igual a m/s) γ=

v f

γ=

3 x 10 8 18 2.5 x 10

γ =1.2 x 10−10 m

b) ¿A qué tipo de onda electromagnética corresponde? Tipos de onda UV

c) ¿Es seguro estar expuesto a este tipo de onda electromagnética? Definitivamente no, hay que recordar que nos venden productos para estar protegidos de estos rayos, que pueden ser creados o naturales. Son rayos que nos pueden dejar marcados, con quemaduras o en muchas ocasiones ciegos o con insuficiencias...