Problema de Física

Problema de Física

Mensaje sin leerpor Meera » 08 Dic 2017, 21:48

Hola a todos!
Estoy empezando con los problemas de Física y hay uno, sencillo, que tengo resuelto de una manera un tanto extraña. Lo copio aquí por si alguien puede resolverlo de alguna manera menos rara.
Una motocicleta parte del reposo desde un punto A y se desplaza 300 a lo largo de
una pista horizontal recta hasta un punto B donde se para. Si la aceleración de la moto está
limitada a 0’7g (g=9’8 m/s2) y la deceleración está limitada a 0’6g, calcular el tiempo mínimo
necesario para cubrir dicha distancia. ¿Qué velocidad máxima adquirirá?
En la resolución aparece una derivada del tiempo con respecto al espacio (dt/de) que me ha dejado loca.
Gracias por la ayuda.
Un saludo.
Meera
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Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor sleepylavoisier » 09 Dic 2017, 02:22

Hola Meera.
Para conseguir un tiempo mínimo, no hagas derivadas, acelera a tope (+0,7g) con tu moto desde A hasta un punto intermedio adecuado C que te permita, a continuación, frenar a tope ( - 0,6g ) para acabar en B con velocidad nula.
Un saludo.
sleepylavoisier
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Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor sleepylavoisier » 09 Dic 2017, 15:33

Hola me he entretenido echando unas cuentas, utilizo V^2 = Vo^2 + 2•a•e; me da:
Vmáx = (42•g•s/65)^0,5
Tac = 2•[30•s/(91•g)]^0,5
Tcb = [70•s/(39•g)]^0,5
Tmin = Tac + Tcb = [130•s/(21•g)]^0,5
Con g = 9,8 m•s^-2 y s = 300 m:
Vmáx = 42•(14/13)^0,5 = 43,585 m/s (la moto corre, 157 km/h)
Tac = 300•sqrt182 / 637 = 6,354 s
Tcb = 50•(2/91)^0,5 = 7,412 s
Tmin = (50/7)•(26/7)^0,5 = 13,766 s
Gracias Meera, chulo el problema.
sleepylavoisier
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Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Meera » 10 Dic 2017, 14:54

Muchísimas gracias por la resolución. La verdad es que son entretenidos los problemas. La pena es que me queda poco tiempo libre después del trabajo del IES :( para hacer todos los problemas que me gustaría.
Gracias por la ayuda :)
Meera
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Problema de Física

Mensaje sin leerpor Invitada » 01 Feb 2018, 00:40

Buenas noches,

Os planteo a continuación una duda sobre un problema de física de una Prueba de Acceso a Ciclo Superior de FP. Me he atascado con el apartado b del siguiente problema:

"Se desea utilizar un motor eléctrico para arrastrar carretillas de 200 Kg. de masa por una rampa de 200 m de longitud y una altura de 40 m, según se muestra en la figura. Si el coeficiente de rozamiento entre la carretilla y el suelo es de 0,1 , calcular:
a) La fuerza mínima que tiene que hacer el motor para subir la carretilla.
b) La fuerza que tendría que hacer el motor para que el trayecto durase 1 minuto.
c) La potencia del motor para el segundo caso. "

El apartado a me da que la fuerza mínima que tiene que hacer el motor para vencer Px y Fr es 566,4 N. (Fmin=Px +Fr, y el ángulo me sale 11º).

El problema es el apartado b, me faltan datos para poder calcularlo, ya que yo lo he plantado así: F=566,4N + m·a. Me falta el espacio que recorre en esos 60 segundos para poder calcular la aceleración, o la velocidad final al cabo de 60 s. Supongo que no estoy suponiendo algo pero no veo donde está mi error.

El apartado c se saca con el apartado b y el espacio recorrido. Mi problema está en el b. A ver si alguien se me puede ayudar con esta duda.

Graciasss de antemano.
Invitada
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Matilda » 01 Feb 2018, 12:32

Invitada escribió:Buenas noches,

Os planteo a continuación una duda sobre un problema de física de una Prueba de Acceso a Ciclo Superior de FP. Me he atascado con el apartado b del siguiente problema:

"Se desea utilizar un motor eléctrico para arrastrar carretillas de 200 Kg. de masa por una rampa de 200 m de longitud y una altura de 40 m, según se muestra en la figura. Si el coeficiente de rozamiento entre la carretilla y el suelo es de 0,1 , calcular:
a) La fuerza mínima que tiene que hacer el motor para subir la carretilla.
b) La fuerza que tendría que hacer el motor para que el trayecto durase 1 minuto.
c) La potencia del motor para el segundo caso. "

El apartado a me da que la fuerza mínima que tiene que hacer el motor para vencer Px y Fr es 566,4 N. (Fmin=Px +Fr, y el ángulo me sale 11º).

El problema es el apartado b, me faltan datos para poder calcularlo, ya que yo lo he plantado así: F=566,4N + m·a. Me falta el espacio que recorre en esos 60 segundos para poder calcular la aceleración, o la velocidad final al cabo de 60 s. Supongo que no estoy suponiendo algo pero no veo donde está mi error.

El apartado c se saca con el apartado b y el espacio recorrido. Mi problema está en el b. A ver si alguien se me puede ayudar con esta duda.

Graciasss de antemano.


Hola,

En el apartado a) obtengo que la fuerza mínima es de 584,04N (el ángulo lo dejo como 11,54º)
Apatado b):planteo las ecuaciones del mrua, considerando que parte del reposo (V0=0m/s), y obtengo que a=0,11m/s2. Sustituyendo en la ecuación:F=Px+Fr+m.a, me sale F=606,04N.
Apartado c)P=(F.S)/t; P=2020,1 W (2,02KW)

Espero que no me haya equivocado ;)
Matilda
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Matilda » 01 Feb 2018, 12:41

Matilda escribió:
Invitada escribió:Buenas noches,

Os planteo a continuación una duda sobre un problema de física de una Prueba de Acceso a Ciclo Superior de FP. Me he atascado con el apartado b del siguiente problema:

"Se desea utilizar un motor eléctrico para arrastrar carretillas de 200 Kg. de masa por una rampa de 200 m de longitud y una altura de 40 m, según se muestra en la figura. Si el coeficiente de rozamiento entre la carretilla y el suelo es de 0,1 , calcular:
a) La fuerza mínima que tiene que hacer el motor para subir la carretilla.
b) La fuerza que tendría que hacer el motor para que el trayecto durase 1 minuto.
c) La potencia del motor para el segundo caso. "

El apartado a me da que la fuerza mínima que tiene que hacer el motor para vencer Px y Fr es 566,4 N. (Fmin=Px +Fr, y el ángulo me sale 11º).

El problema es el apartado b, me faltan datos para poder calcularlo, ya que yo lo he plantado así: F=566,4N + m·a. Me falta el espacio que recorre en esos 60 segundos para poder calcular la aceleración, o la velocidad final al cabo de 60 s. Supongo que no estoy suponiendo algo pero no veo donde está mi error.

El apartado c se saca con el apartado b y el espacio recorrido. Mi problema está en el b. A ver si alguien se me puede ayudar con esta duda.

Graciasss de antemano.


Hola,

En el apartado a) obtengo que la fuerza mínima es de 584,04N (el ángulo lo dejo como 11,54º)
Apatado b):planteo las ecuaciones del mrua, considerando que parte del reposo (V0=0m/s), y obtengo que a=0,11m/s2. Sustituyendo en la ecuación:F=Px+Fr+m.a, me sale F=606,04N.
Apartado c)P=(F.S)/t; P=2020,1 W (2,02KW)

Espero que no me haya equivocado ;)


ACLARACIÓN: el espacio en b) son 200 m porque te pide la fuerza para que el trayecto dure un minuto. El trayecto es el mismo y, por tanto, la distancia que debe recorrer en un minuto son 200m. :D
Matilda
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Invitada » 01 Feb 2018, 14:26

Gracias Matilda. Entonces, se me ocurre resolver el apartado B de la siguiente forma:

Supongo Vo=0, S=0,5 a t^2; a=(200·2)/(60^2); a=0,11 m/s2

Sustituyo el valor de la aceleracion en la siguiente formula: F=566,4 + ma: F=588,62N.

Creeis que es correcto?
Invitada
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Matilda » 01 Feb 2018, 17:19

Invitada escribió:Gracias Matilda. Entonces, se me ocurre resolver el apartado B de la siguiente forma:

Supongo Vo=0, S=0,5 a t^2; a=(200·2)/(60^2); a=0,11 m/s2

Sustituyo el valor de la aceleracion en la siguiente formula: F=566,4 + ma: F=588,62N.

Creeis que es correcto?


yo lo hice así. Me da distinto porque donde tú tienes 566,4 N, yo obtuve 584,04N. Pero el procedimiento es el mismo.

De todos modos a ver si alguien más se manifiesta :D
Matilda
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Invitada » 02 Feb 2018, 12:52

Gracias otra vez.
Invitada
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor sleepylavoisier » 03 Feb 2018, 01:13

Matilda escribió:De todos modos a ver si alguien más se manifiesta :D


Coincido con Matilda, más o menos, pero si hay que manifestarse allá que voy.

a)Calculo pitagóricamente la base, b, de la rampa, con h=40 m e hipotenusa s=200 m y sale b=80•(raíz cuadrada de 6) metros y entonces para calcular F del apartado a) aplico la segunda de Sir Isaac con a=0 y g=9,8 m/s^2,

F = Ft+Froz = m•g•senα + μ•m•g•cosα = m•g/s•(h+ μ•b) = 584,0399958 N

F=584 N

b) Voy a tener un MRUA así que s=1/2• a•t^2, o lo que es lo mismo a=2•s/t^2
Vuelvo a aplicar la 2ª de Sir Isaac:

F-Ft-Froz=m•a ; F= Ft+Froz+m•a

Sustituyendo la aceleración, el seno, el coseno y con t = 1 min = 60 s:

F= m•[2•s/t^2 + g/s•( h+ μ•b)]=606,2622181 N

Aquí discrepo un pelín porque, si hay que darlo con dos cifras decimales, calculando de un golpe con la fórmula anterior me dan veintiséis centésimas en el resultado, aunque yo respondería:
F=606 N

c) Hago un balance de energía, teniendo en cuenta que la energía del motor ha de compensar las subidas en energía potencial y cinética, así como la disipación de energía por rozamiento (trabajo no conservativo), entonces, si uno se lo curra, llega a la siguiente expresión para la potencia:

P = (m /t) • [g • (h+ μ•b) + 2 • (s / t)^2]

Sustituyendo datos y calculando de un golpe, vuelvo a discrepar un pelín, ahora en las décimas, ya que da:
P=2020,87406 W
Aunque yo respondería como Matilda: P = 2,02 kW

Una última manifestación, lo que hemos calculado es la potencia media, pero la palabra “media” no aparece en el enunciado. A algún alumno avispado le podría haber dado por calcular la potencia instantánea como:
Pi = F•Vi
(donde Vi es la velocidad instantánea)

Un servidor lo ha hecho así, porque me parece un método más rápido que el balance energético.

Como Vi=a•T (he puesto T en mayúsculas para distinguirle de t = 60 s = constante, T es una variable entre T=0s y T=60s=1min), tenemos
Pi = F•Vi = F•a•T

La aceleración es constante e igual a,
a=2•s/t^2=2•200/60^2 = 1/9 m/s^2

Ya hemos calculado F=606,2622181 N, así que la potencia instantánea en función del tiempoT, quedaría:
Pi = 606,2622181 / 9 • T
Por ejemplo para T=10s; Pi=0,674 kW

Para calcular el valor medio al minuto, tendríamos que integrar Pi•dT entre T=0 y T=60 s y dividir el resultado entre la integral de dT entre dichos límites, es decir, en nuestro caso dividir entre 60 s que tiene un minuto.
Aunque si uno se da cuenta de que la función
Pi = 606,2622181 / 9 • T
es lineal, únicamente hemos de dividir Pi para T=60, entre 2 para hallar la potencia media, ¡qué cosas hacen las matemáticas!:
Pi = (606,2622181 / 9 • 60) / 2 = 2020,87406 W = 2,02 kW
Saludos.
P.D.: Vamos, que después de este rollo, ya podéis suponer que me quedo con el método de Matilda P= F·s/t
sleepylavoisier
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Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Matilda » 03 Feb 2018, 11:28

sleepylavoisier escribió:
Matilda escribió:De todos modos a ver si alguien más se manifiesta :D


Coincido con Matilda, más o menos, pero si hay que manifestarse allá que voy.

a)Calculo pitagóricamente la base, b, de la rampa, con h=40 m e hipotenusa s=200 m y sale b=80•(raíz cuadrada de 6) metros y entonces para calcular F del apartado a) aplico la segunda de Sir Isaac con a=0 y g=9,8 m/s^2,

F = Ft+Froz = m•g•senα + μ•m•g•cosα = m•g/s•(h+ μ•b) = 584,0399958 N

F=584 N

b) Voy a tener un MRUA así que s=1/2• a•t^2, o lo que es lo mismo a=2•s/t^2
Vuelvo a aplicar la 2ª de Sir Isaac:

F-Ft-Froz=m•a ; F= Ft+Froz+m•a

Sustituyendo la aceleración, el seno, el coseno y con t = 1 min = 60 s:

F= m•[2•s/t^2 + g/s•( h+ μ•b)]=606,2622181 N

Aquí discrepo un pelín porque, si hay que darlo con dos cifras decimales, calculando de un golpe con la fórmula anterior me dan veintiséis centésimas en el resultado, aunque yo respondería:
F=606 N

c) Hago un balance de energía, teniendo en cuenta que la energía del motor ha de compensar las subidas en energía potencial y cinética, así como la disipación de energía por rozamiento (trabajo no conservativo), entonces, si uno se lo curra, llega a la siguiente expresión para la potencia:

P = (m /t) • [g • (h+ μ•b) + 2 • (s / t)^2]

Sustituyendo datos y calculando de un golpe, vuelvo a discrepar un pelín, ahora en las décimas, ya que da:
P=2020,87406 W
Aunque yo respondería como Matilda: P = 2,02 kW

Una última manifestación, lo que hemos calculado es la potencia media, pero la palabra “media” no aparece en el enunciado. A algún alumno avispado le podría haber dado por calcular la potencia instantánea como:
Pi = F•Vi
(donde Vi es la velocidad instantánea)

Un servidor lo ha hecho así, porque me parece un método más rápido que el balance energético.

Como Vi=a•T (he puesto T en mayúsculas para distinguirle de t = 60 s = constante, T es una variable entre T=0s y T=60s=1min), tenemos
Pi = F•Vi = F•a•T

La aceleración es constante e igual a,
a=2•s/t^2=2•200/60^2 = 1/9 m/s^2

Ya hemos calculado F=606,2622181 N, así que la potencia instantánea en función del tiempoT, quedaría:
Pi = 606,2622181 / 9 • T
Por ejemplo para T=10s; Pi=0,674 kW

Para calcular el valor medio al minuto, tendríamos que integrar Pi•dT entre T=0 y T=60 s y dividir el resultado entre la integral de dT entre dichos límites, es decir, en nuestro caso dividir entre 60 s que tiene un minuto.
Aunque si uno se da cuenta de que la función
Pi = 606,2622181 / 9 • T
es lineal, únicamente hemos de dividir Pi para T=60, entre 2 para hallar la potencia media, ¡qué cosas hacen las matemáticas!:
Pi = (606,2622181 / 9 • 60) / 2 = 2020,87406 W = 2,02 kW
Saludos.
P.D.: Vamos, que después de este rollo, ya podéis suponer que me quedo con el método de Matilda P= F·s/t


:lol: :lol: :lol: ME QUEDO CON LO DEL MÉTODO MATILDA ;)
Matilda
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Invitada » 04 Feb 2018, 00:48

Gracias Sleepy, muy bien explicado.

Aprovecho para preguntar otra duda (y que puede ser, quizás y otra vez, una mala comprensión del enunciado). Es sobre el siguiente problema:

Una piscina con forma de prisma rectangular tiene las siguientes dimensiones: largo = 10 m, ancho = 8 m y profundidad = 2 m. Se desea llenar de agua dicha piscina con el agua de un pozo cercano en el que el nivel superior del agua está 7 m por debajo del borde superior de la piscina. Para elevar el agua se utiliza un motor de 2 kW. Suponiendo que todo el trabajo realizado por el motor se emplea en elevar el agua desde el pozo hasta la piscina. Calcule: a).- Trabajo útil realizado por el motor en el proceso de llenado de la piscina. b).- Tiempo empleado en el llenado de la piscina. c).- El trabajo total realizado por el motor si el tiempo empleado en el llenado fuese de 2 horas. d).- Rendimiento del motor.

Mi duda es sobre el último apartado, yo creo que el trabajo motor es el del apartado A porque nos dicen que hay que suponer que todo el trabajo realizado por el motor se emplea en elevar el agua desde el pozo hasta la piscina, luego el trabajo motor es igual al trabajo útil y el rendimiento igual al 100%?
Invitada
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Basileia » 04 Feb 2018, 10:24

Hola.
Me meto donde no me llaman y no puedo aportar mucho porque la física y yo estamos peleadas. Aún no he tocado el tema pero por la lectura del enunciado creo que el rendimiento no será del 100%.
Te piden el trabajo y el tiempo (apartados a y b). En esos apartados yo considero que el motor hace todo lo que tiene que hacer y en el tiempo que tiene que hacerlo, a su ritmo.
En el c) te piden trabajo cuando el tiempo es de 2 horas y posteriormente, el rendimiento. Yo lo entiendo como rendimiento con respecto al apartado c) en el que el trabajo es distinto al que haría el motor si se le dejara trabajar a su ritmo (apartado a).
No sé si irán por ahí los tiros. Pido disculpas si he dicho una barbaridad.
Si algún día intento hacerlo, ¿qué resultado debería dar? Gracias.
Basileia
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Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor sleepylavoisier » 04 Feb 2018, 11:56

Sí, quizá deberían haber puesto que todo el trabajo útil realizado por el motor se emplea en elevar el agua (lo cual es una simplificación tremenda porque el motor tendrá un rendimiento y además se debería considerar no solamente la variación de energía potencial, también la cinética, la variación de presión entre la entrada y la salida de agua, así como las pérdidas de carga en la tubería y accesorios). Yo lo haría así (con g ≈ 10 m/s^2):
a) Wútil = m•g•h = d•V•g•h = 1000•(10•8•2)•10•7 = 11200 kJ
b) t= 11200 kJ / 2 kW = 5600 s = 1,6 h
c) Wtotal = 2000 W • 2 h • 3600 s/h = 14400 kJ
d) Rendimiento = Wútil / Wtotal • 100 ≈ 78 %
Es decir, de cada 9 kJ de trabajo del motor, solo se invierten 7 en subir el agua y 2 kJ se pierden por el camino.
sleepylavoisier
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Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Invitada » 04 Feb 2018, 13:32

Buenos días Sleepy,

Lo primero de todo agradecer tus comentarios y los de Basilea.

Estoy de acuerdo contigo en los tres primeros apartados. Sobre el rendimiento, yo también lo pensé como lo has hecho tu, pero no vi sentido en el hecho de comparar el trabajo del motor en dos tiempos diferentes (hora y media y dos horas) para sacar el rendimiento, pues es comparar dos trabajos motores, de hecho al principio del enunciado indican que supongamos que no hay pérdidas de energía (dicho con otras palabras). Tengo mis dudas de que la solución sea esa porque no estamos comparando el trabajo útil con el motor, de hecho no se por qué llaman útil al trabajo del apartado a. Sigo bastante confusa con este enunciado.

Me llama la atención que tantas veces los enunciados no estén claros y haya que estar adivinando lo que te quieren pedir, y haciendo suposiciones. A mi estas cosas me desmotivan bastante, ya que las oposiciones son ya bastante difíciles como para que pongan enunciados interpretables (aclaro que este problema es de las pruebas de acceso a ciclos superiores de FP de Madrid 2011, pero parece que está de moda poner adivinanzas en los enunciados en todos los niveles).
Invitada
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Crisss » 18 Mar 2018, 20:54

Buenas tardes,

A ver si alguien puede responder a una duda tonta sobre el apartado b del problema que copio a continuación (o quizás no tan tonta):

"Dos condensadores, de capacidades C1= 2 µF y C2= 4 µF se conectan en paralelo y esta combinación se coloca en serie con un tercer condensador, C3= 6 µF. Determine:
a) La capacidad equivalente de la asociación de estos tres condensadores.
b) La carga total acumulada en el condensador equivalente a la agrupación de C1, C2 y C3.
c) La carga acumulada en cada condensador cuando los extremos de esta disposición se conectan a una diferencia de potencial de 200 V.
d) La diferencia de potencial entre los extremos de la asociación de C1 y C2. "

El apartado b lo he calculado teniendo en cuenta que la diferencia de potencial del circuito es de 200 V (el dato que dan en el apartado c), de lo contrario no se me ocurre otra forma de calcularlo, y a vosotros?

Los resultados que me dan son:
a) C=3·10^-6 F
b) Q=6·10^-4 C
c) q1= 2· 10^-4 C; q2= 4·10^-4 C; q3=Q=6·10^-4 C
d) V1=V2= 100 V

Gracias!
Crisss
 

Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Beatrixe » 19 Mar 2018, 18:13

Si,yo lo he hecho y me salen los mismos resultados. Y en el apartado b tambien he supuesto una diferencia de potencial de 200 V.
Beatrixe
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Re: Problema de Física

Mensaje sin leerpor Crisss » 19 Mar 2018, 19:59

Gracias
Crisss
 


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