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"El problema" Ejemplo combinado de trabajo, energía y choques.
Calcular:
a) Máxima compresión del muelle.
b) Posición de todas las masas al final del movimiento.
Por geometría hay que calcular previamente la altura total H+h1+h2, sabiendo que la distancia d= 1m.
El choque entre m1 y m2 es inelástico (quedan unidos). El choque entre (m1+m2) y m3 es elástico.
Sólo hay rozamiento en el suelo en el que están apoyados m2 y m3.
Enunciado:
La masa m1 desliza sin rozamiento a lo largo del camino ABCDE.
1. ¿Qué velocidad tendrá en el punto E? (3,5608 m/s)
Dicha masa parte sin velocidad inicial del punto A y al llegar al punto E choca contra la masa m2, quedando empotrada en ella (choque inelástico)
2. ¿Qué velocidad tendrá el conjunto m1+m2 tras el choque?(1,7804 m/s)
La masa m1+m2 puede deslizar sobre una superficie con rozamiento, y después de recorrer la distancia l=1 m, choca elásticamente con la masa m3.
3. ¿Qué velocidad tendrá el conjunto m1+m2 tras recorrer la distancia l=1m?
(1,473 m/s)
4. Tras el choque elástico con m3, ¿qué velocidades tendrán la masa m3 y el conjunto m1+m2?
(m3: v3=v12 tras el choque = 1,473 m/s; m1+m2=0)
Dicha masa m3, está unida a una pared vertical mediante un muelle de masa despreciable y constante elástica k. La masa m3 puede deslizar con rozamiento.
5. ¿Cuál será la máxima compresión x sufrida por el muelle?
(1,05 m)
La fuerza recuperadora del muelle hace retroceder el bloque m3 hasta volver a chocar con el bloque m1+m2.
6. ¿Qué velocidad tendrá la masa m3 cuando cuelva a chocar contra m1+m2?
(0,264 m/s)
7. ¿Qué velocidades tendrán m3 y m1+m2 tras el choque?(m3: v=0 (reposo) y m1+m2: v=0,264 m/s)
El conjunto m1+m2 tras el segundo choque contra m3, ahora se mueve hacia la izquierda y recorre cierta distancia hasta que se detiene debido al rozamiento.
8. ¿Qué distancia recorre m1+m2 hasta ¿Dónde queda m1+m2 cuando se detiene?
(0,069 m)
9. ¿A qué distancia quedan m1+m2 de m3?
(m3 está en la posición inicial y m1+m2 a 69 cm de m3)
a) Máxima compresión del muelle.
b) Posición de todas las masas al final del movimiento.
Por geometría hay que calcular previamente la altura total H+h1+h2, sabiendo que la distancia d= 1m.
El choque entre m1 y m2 es inelástico (quedan unidos). El choque entre (m1+m2) y m3 es elástico.
Sólo hay rozamiento en el suelo en el que están apoyados m2 y m3.
Enunciado:
La masa m1 desliza sin rozamiento a lo largo del camino ABCDE.
1. ¿Qué velocidad tendrá en el punto E? (3,5608 m/s)
Dicha masa parte sin velocidad inicial del punto A y al llegar al punto E choca contra la masa m2, quedando empotrada en ella (choque inelástico)
2. ¿Qué velocidad tendrá el conjunto m1+m2 tras el choque?(1,7804 m/s)
La masa m1+m2 puede deslizar sobre una superficie con rozamiento, y después de recorrer la distancia l=1 m, choca elásticamente con la masa m3.
3. ¿Qué velocidad tendrá el conjunto m1+m2 tras recorrer la distancia l=1m?
(1,473 m/s)
4. Tras el choque elástico con m3, ¿qué velocidades tendrán la masa m3 y el conjunto m1+m2?
(m3: v3=v12 tras el choque = 1,473 m/s; m1+m2=0)
Dicha masa m3, está unida a una pared vertical mediante un muelle de masa despreciable y constante elástica k. La masa m3 puede deslizar con rozamiento.
5. ¿Cuál será la máxima compresión x sufrida por el muelle?
(1,05 m)
La fuerza recuperadora del muelle hace retroceder el bloque m3 hasta volver a chocar con el bloque m1+m2.
6. ¿Qué velocidad tendrá la masa m3 cuando cuelva a chocar contra m1+m2?
(0,264 m/s)
7. ¿Qué velocidades tendrán m3 y m1+m2 tras el choque?(m3: v=0 (reposo) y m1+m2: v=0,264 m/s)
El conjunto m1+m2 tras el segundo choque contra m3, ahora se mueve hacia la izquierda y recorre cierta distancia hasta que se detiene debido al rozamiento.
8. ¿Qué distancia recorre m1+m2 hasta ¿Dónde queda m1+m2 cuando se detiene?
(0,069 m)
9. ¿A qué distancia quedan m1+m2 de m3?
(m3 está en la posición inicial y m1+m2 a 69 cm de m3)
Solución desarrollada por Mario Maganto Torres (junio2020)
Problemas resueltos de Física de 1º de bachillerato en vídeo. MUY BUENOS
2. DINÁMICA: LEYES DE NEWTON
3. MOMENTO DE UNA FUERZA
- Definición de momento de torsión o momento de una fuerza .
Cuna de Newton
Estoy seguro que todos habéis visto este dispositivo en alguna tienda. Aseguran que no tiene pilas, pero no sé bien cómo funciona....¿Me puedes ayudar?
Opciones:
a) Las pilas están dentro de las bolas y por eso no se ven. Funcionan con imanes que se atraen y se repelen.
b) Los choques entre las bolas son elásticos y por ello se conserva la energía mecánica.
c) Entre las bolas, los choques son no elásticos en los que se pierde una fracción de la energía, y acabará deteniéndose.
d) Como las bolas no tienen rozamiento, conservan su altura y velocidad en todo momento, ya que unas a otras se van dando la energía.
e) Ninguna de las anteriores es cierta.
Trabajo: área bajo la curva
El trabajo en Física se define así....
Si representamos...
- en el eje OY establecemos el valor de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento
- en el eje OX el desplazamiento comprendido entre el punto a y b...
El salto de Sergio
Sergio es un alumno de bastante altura, y una masa de 70 kg. Se ha prestado voluntario para realizar un salto vertical delante de toda su clase. En todo momento tomamos medida en la pizarra de la altura (aproximada) a la que encontraba la cabeza de Sergio.
Primeramente medimos la altura de Sergio de puntillas y marcamos ese punto como punto de despegue (y1)
El salto tuvo estas fases:
- Impulso en el salto. Desde el punto yo = 140 cm (Sergio estaba agachado y listo para saltar), hasta el punto de despegue y1 = 200 cm.
- Subida de Sergio hasta alcanzar el punto y2= 230 cm de máxima altura
- Bajada hasta que sus pies tocan de nuevo el suelo. Sergio cayó desde y2=230 cm hasta y1= 200 cm
- Frenada en el menor espacio posible, en la que Sergio se detuvo en el punto y3= 190 cm.
Análisis cinemático
- 1) Determina la velocidad inicial de Sergio y la distancia recorrida en su vuelo.
- 2) Completa esta tabla.
- 3) Idea algún procedimiento gráfico usando exclusivamente gráficas v-t (sin las ecuaciones habituales) para calcular:
- Tiempo de salto en la etapa 2 y 3.
- Tiempo que dura la etapa 1.
- Tiempo que dura la etapa 4.
Análisis dinámico
Seguro que cuando saltas habrás comprobado que ejerces sibre el suelo más fuerza de lo normal y que cuando frenas el salto, ocurre lo mismo.
- 1) Cuánto crees que aumenta tu peso al realizar un salto vertical
- 2) ¿Cuánto aumentará tu peso al frenar la caída del salto?
- 3) Calcula por el procedimiento habitual la indicación de una báscula colocada debajo de tus pies al impulsarte para saltar y al frenar la caída tras el salto. ¿Por cuánto se multiplicó tu peso?
- 4) Si una báscula normal de baño puede pesar hasta 200 kg, ¿podríamos realizar esta experiencia encima de una de ellas?
- 5) Documéntate para saber que peso máximo puede soportar una persona, e investiga qué te ocurriría si intentas detener a otra persona que se cayó de un balcón realizando "balconing". Imagina que realizaba esta barbaridad desde una altura de 3m (balcón de un primer piso)...
Análisis energético
Ahora nos resta comprobar si nuestro salto cumple el principio de conservación de la energía. Vamos a suponer que Sergio realiza un trabajo positivo para aumentar su energía cinética y un trabajo negativo para perder toda la energía mecánica que tenía tras el salto.
- 1) ¿Serán iguales los trabajos descritos?
- 2) ¿ A qué se debe que tengan diferente signo?
- 3) Calcula la energía mecánica en los puntos y0, y1, y2 e y3. ¿Se conserva en todo momento?
- 4) Discute con tus compañeros el origen del trabajo realizado por Sergio para impulsarse, y el realizado para frenarse. ¿Qué destino final tuvo la energía mecánica? ¿Qué función cumplen los músculos en todo este proceso? ¿Y el esqueleto?
10. Trabajo, energía y potencia
1. Contenidos
Un complemento para muelles:
2. Problemas
- Complementarios (propuestos, con solución y resueltos)
- Resueltos del dosier antiguo de Gregorio Sanz (g= 10 m/s^2)
- Realizados en clase
- Conceptos de W, potencia y energía, procedimientos con W, P y energía,
Formas de energía, cambios de energía
¿Recuerdas la diferencia?
- CONSERVAR
- CONVERTIR
- DISIPAR
- TRANSFERIR
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Fuerza de rozamiento: ¿a qué se debe la fricción?
Ahora observa esta gráfica y trata de entender lo que ocurre en cada tramo. Cuando lo hayas hecho, redacta un par de párrafos que servirán para estudiar.
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