Taller 1 Fisica Calor y Ondas

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Taller
Primer corte 10 %
CUERPO RÍGIDO y MECÁNICA DE FLUIDOS 
Para cada uno de los ejercicios justifique clara y concretamente el procedimiento a seguir, así como sus respuestas algebraicas y/o numéricas. 
1. ¿Cuál es la rapidez angular del segundero de un reloj? ¿Cuál es la dirección de ω cuando ve un reloj que cuelga de una pared vertical? ¿Cuál es la magnitud del vector aceleración angular α del segundero?
SOLUCION:
La velocidad angular del segundero es 1 ciclo por minuto, o 1/60 Hz 
la velocidad angular del minutero es 1 ciclo por hr, o 1/3600 Hz 
la velocidad angular del segundero es 1 ciclo por medio día, o 1/43200 Hz 
La dirección de las tres velocidades es la misma, y apunta hacia adentro del reloj (del frente hacia atras). 
Como las velocidades angulares son constantes, entonces la aceleración es cero.
2. Calcular el momento de inercia de una varilla delgada de 5.5 kg con longitud de 85 cm, alrededor de un eje perpendicular a ella y que pasa por a) un extremo, b) su centro, c) alrededor de un eje paralelo de la varilla y que pasa por su centro.
SOLUCION:
3. Suponga que las llantas estándar de un automóvil se sustituyen con llantas 1.30 veces mayores en diámetro. En tal caso, ¿cuál será la lectura del velocímetro? a) 1.69 veces mayor, b) 1.30 veces mayor, c) exacta, d) 1.30 veces menor, e) 1.69 veces menor, d) inexacta por un factor impredecible. ii) ¿Cuál será la economía de combustible del automóvil en millas por galón o km/L? a) 1.69 veces mejor, b) 1.30 veces mejor, c) esencialmente la misma, d) 1.30 veces peor, e) 1.69 veces peor.
SOLUCION:
4. Una mujer con masa de 48 kg esta parada en el borde de un disco grande, con masa de 120 kg y radio de 5 m, que gira a 0.4 rev/s alrededor de un eje que pasa por su centro. Calcule la magnitud el momento angular total del sistema mujer-disco. (Suponga que la mujer puede tratarse como un punto).
SOLUCION:
I=m
L = (I_disco+I_mujer)
L= (1/2M+m)
L = (1/2 120kg+48)(5m(0.5rev/sx2ra/rev)
L= 4.577 x (10kg.m/
5. Un cometa de masa se mueve en órbita elíptica alrededor del sol, en el punto más cercano al sol, aproximadamente de , el cometa se mueve con una velocidad . ¿Cual es el momento angular del cometa con respecto al sol?
Solución:
6. Suponga que saca dos huevos del refrigerador, uno cocido y el otro crudo. Quiere determinar cuál es el huevo cocido sin romper los huevos. Esta determinación se puede hacer al girar los dos huevos sobre el suelo y comparar los movimientos rotacionales. ¿Cual huevo gira más rápido? ¿Cuál huevo da vueltas de manera más uniforme? Explique.
Solución:
En el huevo cocido el centro de gravedad esta fijo y de manera gira rápidamente. El huevo crudo no obstante puede fluctuar en su interior. La disolución que existe en el interior del huevo es de una enorme viscosidad, es decir que se mueve con dificultad.
7. En ciertas circunstancias, una estrella puede colapsarse formado un objeto extremadamente denso constituido principalmente por neutrones y llamado estrella de neutrones. La densidad de tales estrellas es unas 1014 veces mayor que la materia solida ordinaria. Suponga que representamos la estrella como una esfera solida rígida uniforme, tanto antes como después del colapso. El radio inicial era de 7x105 km (comparable al sol); y el final de, de 16 km. Si la estrella original giraba una vez cada 30 días, calcule la rapidez angular de la estrella de neutrones.
Solución:
r1 
= 7.0x10 exp 5 Km.
r 2 
 16 km
v1 v2 2 πrad / 30dias = 2 πrad / T2 T2 = 30dias r exp2 / r1 T2 = r1 / 30ias = r2 / T2
T2 30 dias x 16km / 7x10exp 5 km 
T2 2.57X10exp-4 dias 
T2 {6. 168X10  }{exp-3 }horas 
T2 {0.37 minutos }T2 = 22.2 seg }w2 =2 πrad / 2.22seg 
w  0.28  rad/seg 
V2 = 
w2 {r2 }V2 = 0.28 x 6km }V2 = 1.69 km/s
8. Una esfera de masa 0.036 kg y radio 1.2 cm rueda por un plano inclinado. Su velocidad inicial es de 0.48 m/s. ¿Con que velocidad llega al final del plano inclinado si se desplaza 12 cm?
=12 cm
Solución:
9. Una regadera tiene 20 agujeros circulares cuyo radio es de 1mm. La regadera está conectada a un tubo de 0.8 cm de radio. Si la rapidez agua en el tubo es de 3 m/s ¿Con que rapidez saldrá de los agujeros de la regadera?
SOLUCION:
10. Suponga que usted es capaz de levantar un cubo de oro que pesa 400 N (aproximadamente 90 libras). ¿Cuál es el tamaño arista del cubo, si la densidad del oro es de ?
SOLUCION
La densidad de un cubo de oro de 1 cm de lado es: 19,3 gr/cm3. (masa por unidad de volumen) 
El peso específico, viene siendo peso por unidad de volumen, que se puede medir en 
Newton / (metro)^3 
El volumen en m^3 de 1cm^3 se puede determinar por : 
1m^3 = 100cm*100cm*100cm = 1000000cm^3 
de donde 1 cm^3 = 1 / 1000000 m^3 = 1x10^-6 m^3 
El peso P se puede determinar por la Ecuación: 
P = m*g (m:masa ; g: acel de gravedad) 
Para determinar el Peso (P) hay que transformar la masa 19,3 gr a Kg 
= 19,3/1000 Kg = 0,0193 Kg 
Luego : P = 0,0193Kg * 9,8 m/s^2 = 0,18914 Newton 
Teniendo el peso y el volumen del cubo de oro de 1 cm de lado, calculamos su peso específico 
Pesp = P / V = 0,18914 N / 1x10^-6 m^3 
Pesp = 189,14 N/m^3 <=== Respuesta 
11. Se corta un agujero circular de 6mm de diámetro en el costado de un tanque grande de agua, 14 m debajo el nivel del agua en el tanque. El tanque está abierto al aire por arriba. Calcule a) la rapidez de salida del agua y b) el volumen descargado por segundo.
Solución:
	14 m
	 Diámetro
Rapidez
h=
V = 
V = 
V = 
V = 16.56 m/s
Volumen
V=
V=
V=
V=6.36 
12. Una plancha de hielo flota en un lago de agua dulce. ¿Qué volumen mínimo debe tener para que una mujer de 45 kg pueda ponerse de pie sobre ella sin mojarse los pies?
SOLUCION:
13. Un barco carguero viaja del Océano Atlántico (agua salada) al lago Ontario (agua dulce) por el rio San Lorenzo. El barco se sume varios centímetros más que el agua del lago que en Océano. Explique por qué.
Solución:
El barco se sume varios centímetros más en el agua dulce (densidad:1.00 g/cm^3) que en el agua salada, porque el agua salada es mas densa (1.03g/cm^3) por lo tanto el barco va a experimentar una mayor fuerza de empuje en el océano atlántico.
14. Un bombero usa una manguera de 6 cm de diámetro interno y sale 1000 L de agua por minuto. La manguera tiene una boquilla, y se desea rociar agua hasta una ventana a 30 m por encima de la boquilla. ¿Qué velocidad debe tener el agua al salir de la boquilla? ¿Cuál es el diámetro interno de la boquilla?
Solución: