RESUMEN GRUPAL

FISICA GENERAL

PRESENTADO POR:

JESSICA ANDREA MONTALVO MONTALBO

JESSIKA ELIZABETH CEBALLOS

JAIME ALBERTO CARDONA

PRESENTADO A:

LUIS ANTONIO CELY BACERA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

2014

INTRODUCCION

Con la realizacin del presente trabajo, los estudiantes de diferentes reas,

podremos conocer los diferentes temas de la unidad y emplearlos para la

solucin de los ejercicios planteados, en profundidad la temtica relacionada

con, Energa de un sistema, conservacin de la energa, cantidad de

movimiento lineal y breve estudio de la presin. En la medida que nos

apropiemos de estos conocimientos y con ello logremos entenderlos y

comprenderlos, pues esto nos servir de gran utilidad en un futuro, en nuestra

condicin de profesionales de diferentes programas, para que estemos en

capacidad de entender y comprender como es el funcionamiento de los temas

relacionados en la segunda unidad.

OBJETIVOS

Que el estudiante entienda y comprenda los diferentes temas vistos y

con ello de solucin clara y correcta de los ejercicios planteados y

dems.

Crear interaccin entre los compaeros para ver los resultados de cada

uno de los procesos de aprendizaje visto en el curso de fsica general.

RESUMEN TOTAL

TEMA 1: ENERGA DE UN SISTEMA

ENERGA POTENCIAL Y ENERGA CINTICA

La 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 ENERGA

Como 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 newtons 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

las 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 referencia

En 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.

POTENCIA

En 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 POTENCIA

El 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

TEMA 2: CONSERVACIN DE LA ENERGA

La 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 es

Para 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 de ecuacin:

, donde W denota trabajo, es la componente de la fuerza paralela al

desplazamiento neto d.

En forma ms general se escribe:

W=Fdcos, donde F es la magnitud de la fuerza constante, d el 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.

TEMA 3: CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL Y COLISIONES

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 tiempo

La 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 & esta dada por la trayectoria

recorrida en un tiempo determinado:

Trayectoria recorrida

Rapidez = ---------------------------

tiempo

La Rapidez media es la distancia total recorrida por el objeto, entre el

tiempo total empleado para recorrerla

Distancia total recorrida

Rapidez media = ----------------------------------

Tiempo total empleado

La velocidad es una cantidad vectorial dada por el desplazamiento de un

cuerpo por unidad de tiempo:

Desplazamiento

Velocidad = ---------------------

Tiempo

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

el tiempo total empleado:

Desplazamiento total de todos los intervalos de tiempo

Velocidad media = ------------------------------------------------------------------------

Tiempo t

La aceleracin es el cambio de velocidad por unidad de tiempo representada

por la formula: Cambio de velocidad

Aceleracin = -----------------------------

Intervalo de tiempo

Movimiento rectilneo uniforme

Se 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 formula 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 formula de aceleracin constante:

Vf - Vi

a = -------- siendo

t

Colisiones

En 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 Inelstica

Se llama a la colisin en la cual se pierde Energa Cintica. Bajo ciertas

condiciones especiales, se pierde poca energa en la colisin.

Colisin Elstica

Es 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.

TEMA 4: BREVE ESTUDIO DE LA PRESIN

Se 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 coordenadas

La 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 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).

TEMA 5: MECANICA DE LOS FLUIDOS

Para hallar estos problemas debemos tener en cuenta:

Presin:

La presin se define como la fuerza que se ejerce por unidad de rea.

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

SOLUCION DE PROBLEMAS

1. Un bloque de 2.5 kg de masa es empujado 2.2 m a lo largo de una mesa

horizontal sin friccin por una fuerza constante de 16.0 N dirigida a 25

debajo de la horizontal. Encuentre el trabajo efectuado por: (a) la fuerza

aplicada, (b) la fuerza normal ejercida por la mesa, (c) la fuerza de la

gravedad, y (d) la fuerza neta sobre el bloque.

Solucin:

(a) la fuerza aplicada

(b) la fuerza normal ejercida por la mesa

Wn = Fdcos = 0, ya que el ngulo entre la fuerza normal y el desplazamiento

es = 90o

(c) a fuerza de la gravedad

Wg = 0, ya que el ngulo entre la fuerza de la gravedad y el desplazamiento es

= 90o

(d) la fuerza neta sobre el bloque

2. Un gran tanque de almacenamiento, abierto en la parte superior y lleno

con agua, en su costado en un punto a 16 m abajo del nivel de agua se

elabora un orificio pequeo. La relacin de flujo a causa de la fuga es de

2.5103 3/ . Determine:

a) La rapidez a la que el agua sale del orificio y

b) El dimetro del orificio.

Ecuacin Bernoulli

Dnde:

3. 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?

Cantidades necesitadas

Ecuaciones

Desarrollo

Va agua desplazada = Vp volumen pelota

Va es el volumen de agua desplazada

4. 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?

Primeramente ubicaremos un sistema referencial en el piso

Ubicaremos un sistema referencial en el piso

Vfy = 0; la componente vertical de la velocidad es nula cuando alcanza la altura

mxima

Yo = 0

Calculo de Impulso

t = 0.02s

F = I / t

F = 0.648Kgm/s / 0.02s = 32.40N

F = 32.40 N

CONCLUSIONES

Se obtuvo el producto esperado, de acuerdo a la rbrica de trabajo. Se

entendi la temtica y se pudo llevar a cabo la realizacin de los

ejercicios.