Tarea 1 - Medición y cinemática PDF

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FÍSICA GENERAL CÓDIGO: 100413 Anexo 2 Formato Tarea 1Tarea 1- Unidad 1 – Medición y cinemática.Presentado al tutor (a): MARTHA ISABEL CAMPOSEntregado por el (la) estudiante:SOFIA VASQUEZ ARTEAGA Código: 1019128697Grupo: 100413_UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁS...

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FÍSICA GENERAL CÓDIGO: 100413 Anexo 2 Formato Tarea 1

Tarea 1- Unidad 1 – Medición y cinemática.

Presentado al tutor (a): MARTHA ISABEL CAMPOS

Entregado por el (la) estudiante: SOFIA VASQUEZ ARTEAGA Código: 1019128697

Grupo: 100413_50

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA Octubre 2020 Bogotá D.C.

INTRODUCCIÓN

Este trabajo aborda temáticas relacionadas con el movimiento para el aprendizaje de aplicar métodos precisos al momento de realizar operaciones con unidades.

DESARROLLO DE LA TAREA 1 “MEDICIÓN Y CINEMÁTICA”

1. Tabla de respuestas del ejercicio 1. Preguntas que debe responder en el vídeo y justificar utilizando el simulador Si se aumenta el ángulo, ¿el proyectil llega más cerca o más lejos? A. Respuesta: entre mayor sea el Angulo la distancia horizontal va a ser menor ¿Con qué ángulo se obtiene el mayor alcance horizontal? B. Respuesta: entre 45° y 46° ¿Con qué ángulo se obtiene la mayor altura del proyectil? ¿Cómo se llama ese movimiento? C. Respuesta: 90° movimiento uniforme acelerado ¿El alcance horizontal, en un movimiento parabólico depende de la altura inicial del cañón? D. Respuesta: depende de la atura del ángulo. Escriba en este espacio la pregunta que formuló a sus compañeros de grupo. Tabla 1. Respuestas a las preguntas del ejercicio 1.

2. Desarrollo de los ejercicios 2, 3 y 4. Ejercicio 2. movimiento unidimensional Un avión debe alcanzar una rapidez de 85,7 m/s para iniciar su despegue. Dentro de los requisitos de la pista, está una longitud máxima de 3,47 km para lograrlo. a) ¿Cuál es el valor de aceleración mínima para llegar a la velocidad de despegue, cuando el avión ha partido del reposo? b) Si al llegar a los 3,47 km apenas alcanza una velocidad de 61,0 m/s, debe aplicar una desaceleración (frenado) constante de -2,01 m/s2, ¿cuál es la posición final cuando el avión se detiene? A continuación, presente las variables físicas, principio físico, definiciones y/o conceptos utilizados en el desarrollo del ejercicio. Variables físicas: -velocidad -aceleración -distancia

Principio físico: es aquel en el que el móvil está obligado a desplazarse siguiendo una línea determinada. Se distinguen dos tipos de movimientos, a saber: 1. Movimiento Horizontal: Es aquel en el que el móvil se desplaza en línea recta en sentido horizontal, a lo largo del eje x. Desarrollo del ejercicio movimiento unidimensional: 2

Definiciones conceptos:

2

V f −V i =2 ax Siendo v f la velocidad final, v i la velocidad inicial, a la aceleración y x la distancia Sabiendo que el avión parte del reposo reemplazamos los datos que nos brinda el ejercicio

y/o

(

) ( ) 2

2

m m −0 =2∗a∗3470 m s s m2 7344.49 2 =6940 m∗a s 85.7

Despejamos a y obtenemos que 2

m 2 s a= 6940 m m a=1.05 2 s 7344.49

Si al llegar a los 3,47 km apenas alcanza una velocidad de 61,0 m/s, debe aplicar una desaceleración (frenado) constante de -2,01 m/s2, ¿cuál es la posición final cuando el avión se detiene? Utilizamos la misma ecuación 2

2

V f −V i =2 ax Despejamos la posición y obtenemos que 2

2

V −V i x= f 2a

Reemplazamos los datos que nos brindan y obtenemos que

( ) ( ) 2

m m − 61 s s x= m 2∗−2.01 2 s m2 −3721 2 s x= m −4.02 2 s x=925.62 m

2

0

Análisis de los resultados obtenidos

La cual es la distancia que recorre desde que inicia el frenado, quiere decir que su posición será de

x=3470 m+ 925.62 m=4395.62 m Tabla 2. Desarrollo del ejercicio 2.

Ejercicio 3. cantidades escalares y vectoriales Un insecto se ubica en toda la mitad de una regla de 200 cm que está sobre un muro vertical, y luego realiza varios recorridos sobre ella. Primero recorre 20,4 cm hacia abajo, inmediatamente camina 56,0 cm hacia arriba, en seguida camina 3,00 cm hacia abajo. Después continua 25,0 cm hacia abajo y para finalizar se mueve 19,0 cm hacia arriba. a) Realice una representación gráfica del movimiento del insecto. b) Encuentre el vector desplazamiento total con respecto al centro de la regla. c) Encuentre la posición final del insecto respecto a la parte más alta de la regla.

A continuación, presente las variables físicas, principio físico, definiciones y/o conceptos utilizados en el desarrollo del ejercicio. Variables físicas: Variables físicas: Una magnitud escalar es aquella que queda completamente determinada con un número y sus correspondientes unidades, y una magnitud vectorial es aquella que, además de un valor numérico y sus unidades (módulo) debemos especificar su dirección y sentido. Desarrollo del ejercicio 3. Cantidades escalares y vectoriales: Un insecto se ubica en toda la mitad de una regla de 200 cm que está sobre un muro vertical, y luego realiza varios recorridos sobre ella. Primero recorre 20,4 cm hacia abajo, inmediatamente camina 56,0 cm hacia arriba, en seguida camina 3,00 cm hacia abajo. Después continua 25,0 cm hacia abajo y para finalizar se mueve 19,0 cm hacia arriba. Realice una representación gráfica del movimiento del insecto. Variables físicas: -desplazamiento

Ob j ec t29

Encuentre el vector desplazamiento total con respecto al centro de la regla. Para encontrar el vector desplazamiento total se resta la posición del vector final menos la posición del vector inicial

desplazamiento =126.6 cm−100 cm desplazamiento =26.6 cm Encuentre la posición final del insecto respecto a la parte más alta de la regla. Análisis de los resultados obtenidos

Para encontrar la posición final respecto a la parte más alta de la regla realizamos la siguiente resta

posición final=126.6 cm −200 cm posición final=−73.4 cm

Es negativa ya que se encuentra hacia abajo del punto de referencia Tabla 3. Desarrollo del ejercicio 3.

Ejercicio 4. movimiento bidimensional El Volcán Galeras lanza una roca con una rapidez de 27,1 m/s, en un ángulo de 44,8° sobre el eje x. La roca toca el suelo a 1750 m por debajo de la altura inicial. Si se desprecia la resistencia del aire y considerando un valor constante de aceleración debida a la gravedad de 9,81 m/s2. a) ¿Cuál es el tiempo en completar la trayectoria? b) ¿Cuál es el vector velocidad al momento del impacto? Especificar las componentes horizontal y vertical de la velocidad. c) ¿Cuál es la magnitud del vector velocidad final? Para la solución de cada interrogante formulado es necesario incluir el procedimiento paso a paso y la explicación detallada del mismo. A continuación, presente las variables físicas, principio físico, definiciones y/o conceptos utilizados en el desarrollo del ejercicio. Variables físicas: -tiempo -velocidad

Variables físicas: Un movimiento de una partícula que se realiza en un plano es un movimiento en dos dimensiones o bidimensional.

Variables físicas:

Desarrollo del ejercicio 4. movimiento bidimensional: Para determinar el tiempo utilizaremos nuestro sistema de referencia en la altura máxima del volcán. Para determinar el tiempo que tarda en completar la trayectoria utilizaremos la siguiente ecuación

1 2 hf =h o+v oy t− g t 2 Reemplazamos los valores que nos dan en el ejercicio y obtenemos que

9.81 −1750 m=0+v o∗senθ∗t−

m s2

2

t2

m m 2 ∗sen 44.8 °∗t−4.905 2 t s s m m 2 −1750 m=19.09 t−4.905 2 ∗t s s −1750 m =27.1

Acomodando la ecuación tenemos que

4.905 t 2−19.09 t−1750=0 Solucionamos la ecuación cuadrática para t y obtenemos dos resultados

t1 =−17.04 segundos yt 2=20.93 segundos

Ya que el tiempo negativo no tiene significado físico sabemos que el tiempo que tarda en completar la trayectoria es de 20.93 segundos

¿Cuál es el vector velocidad al momento del impacto? Especificar las componentes horizontal y vertical de la velocidad. Primero hallamos la velocidad en x

v x =v o∗cos θ m v x =27.1 ∗cos 44.8 ° s m v x =19.22 s Ahora determinamos la velocidad en y

v y =v oy −g∗t m m v y =27.1 ∗sen 44.8 °− 9.8 2 ∗20.93 seg s s m m v y =19.09 −205.11 s s m v y =−186.02 s

( )

Así que el vector velocidad final será

v =( 19.22 i−186.02 j) ¿Cuál es la magnitud del vector velocidad final? Para determinar la magnitud del vector velocidad final utilizamos la ecuación

v = √v x + v y 2

2

v = √( 19.22) + (−168.02 ) 2

√

v = 537.42 v =23.18

2

m2 s2

m s

Análisis de los resultados obtenidos

Para la solución de cada interrogante formulado es necesario incluir el procedimiento paso a paso y la explicación detallada del mismo. Tabla 4. Desarrollo del ejercicio 4.

3. Desarrollo del ejercicio 5. Ejercicio 5. Enunciado del ejercicio: Un motociclista sale de su casa y se desplaza a una velocidad constante de 139 millas/hora, a tan solo 4,03 km de recorrido, se ve obligado a desacelerar constantemente para esquivar un hoyo, hasta llegar a 56,2 millas/hora, tardando 7,78 segundos en hacerlo. Luego el motociclista cambia su velocidad casi instantáneamente hasta llegar a una velocidad contante desconocida v f de tal forma que debe recorrer una

distancia total en línea recta de 56,6 km y cuenta con tan solo 38,3 minutos desde que salió de su casa. A partir de la información anterior, determine: a) La aceleración debida al cambio de velocidad en el frenado. b) La velocidad v f para realizar el recorrido justo a tiempo, teniendo en cuenta el percance del hoyo. c) Realice las gráficas de posición, velocidad y aceleración en función del tiempo ¿Cuáles son las ecuaciones de la cinemática para un Movimiento Rectilíneo Uniforme MRU? Las ecuaciones de la cinemática para un movimiento rectilíneo uniforme son las siguientes

v=

t=

x t

x v

x=vt Las anteriores son las ecuaciones donde se presentan movimiento sin aceleración, es decir, movimiento con velocidad constante ¿Cuáles son las ecuaciones de la cinemática para un Movimiento Uniformemente Acelerado MUA?

v =v i +at 1 x=v 0 t+ a t2 2 2 2 v f =v i +2 ax

¿Qué pasa con la velocidad cuando la aceleración es negativa? Cuando la aceleración es negativa significa que la velocidad empieza a disminuir, es decir que el cuerpo estaría frenando. En otras palabras, su velocidad final será menor que su velocidad inicial Enunciado del ejercicio: Un motociclista sale de su casa y se desplaza a una velocidad constante de 139 millas/hora, a tan solo 4,03 km de recorrido, se ve obligado a desacelerar constantemente para esquivar un hoyo, hasta llegar a 56,2 millas/hora, tardando 7,78 segundos en hacerlo. Luego el motociclista cambia su velocidad casi instantáneamente hasta llegar a una velocidad contante desconocida v f de tal forma que debe recorrer una distancia total en línea recta de 56,6 km y cuenta con tan solo 38,3 minutos desde que salió de su casa. A partir de la información anterior, determine: La aceleración debida al cambio de velocidad en el frenado. Primero convertimos las velocidades en unidades del sistema internacional

v i=139

m millas 1600 metros 1 hora =61.7 s hora 1 milla 3600 seg

v f =56.2

m millas 1600 metros 1 hora =24.97 s hora 1 milla 3600 seg

Determinamos la aceleración con la ecuación

a=

v f −v i t m m −61.7 s s 7.78 seg

24.97 a=

a=−4.72

m s2

La velocidad v f para realizar el recorrido justo a tiempo, teniendo en cuenta el percance del hoyo. Para esto dividimos en tres momentos el problema, la primera parte es cuando el motociclista viaja a velocidad constante al salir de la casa, la segunda parte cuando tuvo que desacelerar por el percance del hoyo, y la tercera cuando viaja a velocidad constante para llegar a su punto final Desarrollo del ejercicio 5 asignado. PARA EL PRIMER MOMENTO

61.7

Viajó a una velocidad de

m por 4030 metros, determinamos el tiempo que tardó mediante la siguiente s

ecuación

x v 4030 m t= m 61.7 s t=65.31 seg t=

PARA EL SEGUNDO MOMENTO Determinamos la distancia que recorrió mediante la siguiente ecuación

x=v i t+

1 2 at 2

Reemplazamos los datos que nos dan en el ejercicio

(

)

1 m m 2 ∗7.78 s+ −4.72 2 ∗ ( 7.78 s) s 2 s x=480.02 m−142.84 m x=337.18 m x=61.7

PARA EL TERCER MOMENTO sabemos que ha recorrido una distancia de 4030 metros en el primer momento y 337.18 metros en el segundo momento, así que hasta ahora ha recorrido 4367.18 metros. Como la distancia total que va a recorrer son 56600 metros (56.6 km), quiere decir que aún le faltan recorrer 52232.82 metros. Ahora con respecto al tiempo, en el primer momento tardó 65.31 segundos y para el segundo momento tardó 7.78 segundos, es decir que ya han transcurrido 73.09 segundos. Como el tiempo que tiene para hacer todo el recorrido es de 38.3 minutos (2298 segundos) quiere decir que para llegar a tiempo tiene 2224.91 segundos En resumen, le falta recorrer 52232.82 metros en un tiempo de 2224.91 segundos Para determinar la velocidad mínima que debe tener para cumplir con el recorrido la determinamos mediante la

ecuación

x t 52232.82m v f= 2224.91 s m v f =23.47 s v f=

Realice las gráficas de posición, velocidad y aceleración en función del tiempo Nota: Presente los resultados en unidades del sistema internacional de medidas (S.I.).

Posición vs tiempo 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

0

500

1000

1500

2000

2500

2000

2500

velocidad vs tiempo 70 60 50 40 30 20 10 0

0

500

1000

1500

aceleración vs tiempo 0 0 -0.5

1

2

3

4

5

6

7

-1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 -4 -4.5 -5

Análisis de los resultados obtenidos

Presente aquí un breve análisis de los resultados obtenidos en el ejercicio 5 asignado. Tabla 5. Desarrollo del ejercicio 5 asignado.

4. Tabla con los enlaces de los videos de los ejercicios 1 y 5. Enlace del video Ejercicio 5

https://youtu.be/zIDW1gwhWc

Descripción del contenido del contenido del video. En este video da solución a las preguntas realizadas con ayuda del simulador.

Tabla 6. Enlaces de los videos de los ejercicios 1 y 5.

5. conclusiones.

Nos ayuda a reforzar el tema de movimiento y adquirir el conocimiento de los procesos para llegar a las respuestas de cada interrogante...