Fisica(trabajo y energia)

Solución del ejercicio n° 4 de Cantidad de movimiento e impulso. Choque plástico y elástico:
Problema n° 4) Se rocía una pared con agua empleando una manguera, la velocidad del chorro de agua es de 5 m/s, su caudal es de 300 cm ³/s, si la densidad del agua es de 1 g/cm ³ y se supone que el agua no rebota hacia atrás, ¿cuál es la fuerza promedio que el chorro de agua ejerce sobre la pared?.Desarrollo

Datos:
Φ V = 300 cm ³/s (caudal volumétrico)
vi = 5 m/s
vf = 0 m/s (porque el chorro no rebota)
Δ = 1 g/cm ³
primero debemos hallar la masa de agua y el tiempo de acción:
Φ M = Φ V. Δ
ΦM = 300 cm ³/s.1 g/cm ³
ΦM = 300 g/s (caudal másico)
Φ M = 0,3 kg/s éste dato nos dice que en t = 1 s la masa de agua es m = 0,3 kg
Δp = I
pf - pi = I
m.vf - m.vi = F.t
F = m.(vf - vi)/t
F= 0,3 kg.(5 m/s - 0 m/s)/1 s
F = 1,5N
Resolvió: Ricardo Santiago Netto.
Solución del ejercicio n° 1 de Cantidad de movimiento e impulso. Choque plástico y elástico:
Problema n° 1) Una pelota de béisbol de 0,15 kg de masa se está moviendo con una velocidad de 40 m/s cuando es golpeada por un bate que invierte su dirección adquiriendo una velocidad de 60 m/s, ¿qué fuerza promedio ejerció el batesobre la pelota si estuvo en contacto con ella 5 ms?.

Desarrollo

Datos:
m = 0,15 kg
vi = 40 m/s
vf = - 60 m/s (el signo es negativo ya que cambia el sentido)
t = 5 ms = 0,005 s
Δp = I
pf - pi = I
m.vf - m.vi = F.t
F = m.(vf - vi)/t
F = 0,15 kg.(- 60 m/s - 40 m/s)/0,005 s
F = 0,15 kg.(- 100 m/s)/0,005 s
F = - 3000 N
Resolvió: Ricardo Santiago Netto.
Solución del ejercicio n° 2de Cantidad de movimiento e impulso. Choque plástico y elástico:
Problema n° 2) Un taco golpea a una bola de billar ejerciendo una fuerza promedio de 50 N durante un tiempo de 0,01 s, si la bola tiene una masa de 0,2 kg, ¿qué velocidad adquirió la bola luego del impacto?.

Desarrollo

Datos:
m = 0,2 kg
F = 50 N
t = 0,01 s
vi = 0 m/s
Δp = I
pf - pi = I
m.vf - m.vi = F.t
m.(vf - vi) =F.t
vf - vi = F.t/m
vf = F.t/m
vf = 50 N.0,01 s/0,2 kg
vf = 2,5 m/s
Resolvió: Ricardo Santiago Netto.
Solución del ejercicio n° 3 de Cantidad de movimiento e impulso. Choque plástico y elástico:
Problema n° 3) Una fuerza actúa sobre un objeto de 10 kg aumentando uniformemente desde 0 hasta 50 N en 4 s. ¿Cuál es la velocidad final del objeto si partió del reposo?.

Desarrollo

Datos:
m =10 kg
vi = 0 m/s
Fi = 0 N
Ff = 50 N
t = 4 s
Para el impulso debe usarse la fuerza media, por lo tanto:
F = (Ff + Fi)/2
F = (50 N + 0 N)/2
F = 25 N
Δp = I
pf - pi = I
m.vf - m.vi = F.t
m.(vf - vi) = F.t
vf - vi = F.t/m
vf = F.t/m
vf = 25 N.4 s/10 kg
vf = 10 m/s
Resolvió: Ricardo Santiago Netto.
Solución del ejercicio n° 5 de Cantidad de movimiento e impulso. Choque plástico yelástico:
Problema n° 5) Se dispara horizontalmente una bala de 0,0045 kg de masa sobre un bloque de 1,8 kg de masa que está en reposo sobre una superficie horizontal, luego del impacto el bloque se desplaza 1,8 m y la bala se detiene en él. Si el coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque y la superficie es de 0,2, ¿cuál era la velocidad inicial de la bala?.
[pic]

Desarrollo

Datos:
m1= 0,0045 kg
m2 = 1,8 kg
v2i = 0 m/s
v1f = 0 m/s
μ = 0,2
Δx = 1,8 m
La fuerza de impacto de la bala contra el bloque, provocó que luego del choque el bloque se desplazara y que 1,8 m más adelante éste se detuviera a causa del rozamiento entre la superficie y el bloque.
Por lo tanto:
FR = m.a
N = P
FR = μ .P
P = m.g (siendo g = 10 m/s ² aceleración de la gravedad)
m.a = μ .m.g
a = μ .ga = 0,2.10 m/s ²
a = 2 m/s ²
De cinemática sabemos que:
V2f ² - v1i ² = 2.a.Δx
como la velocidad final del bloque es 0 m/s:
vi ² = - 2.a.Δx
vi ² = -2.(- 2 m/s ²).1,8 m
vi ² = 7,2 m ²/s ²
vi = 2,683 m/s (1)
Δ pi = Δ pf
p1i + p2i = p1f + p2f
m1.v1i + m2.v2i = m1.v1f + m2.v2f
pero como v2i = 0 m/s y v1f = 0 m/s:
m1.v1i = m2.v2f
Reemplazando con (1) vi = v2f:
m1.v1i = m2.vi
v1i =...