PROBLEMA No. 34, Física Para Ciencias e Ingeniería

Primera Entrega de la Matriz 1

Grupo: 6

Por:

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Fundación Universitaria Autónoma de Colombia

Ingeniería Industrial

Bogotá D.C.

16 de febrero de 2020

Contenido

PROBLEMA No. 34, Física Para Ciencias e Ingeniería PAG 303 Raymond A. Serway, John W. Jewett, Jr. Vol. 1, SEPTIMA EDICIÓN        3

PROBLEMA No. 44, Física Para Ciencias e Ingeniería PAG 304 Raymond A. Serway, John W. Jewett, Jr. Vol. 1, SEPTIMA EDICIÓN        6

PROBLEMA No. 9.6, Física Universitaria PAG 308 Hugh D. Young, Roger A. Freedman Vol. 1, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN        8

PROBLEMA No. 9.15, Física Universitaria PAG 309 Hugh D. Young, Roger A. Freedman Vol. 1, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN        10

PROBLEMA No. 9.24, Física Universitaria PAG 310 Hugh D. Young, Roger A. Freedman Vol. 1, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN        12

PROBLEMA No. 9.32, Física Universitaria PAG 310 Hugh D. Young, Roger A. Freedman Vol. 1, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN        13

PROBLEMA No 2, Física Universitaria PAG 344 Sears Zemansky  vol. 1 DECIMOSEGUNDA EDICION        14

PROBLEMA No. 15, Física Universitaria PAG 344 Sears Zemansky  vol. 1 DECIMOSEGUNDA EDICION        15

PROBLEMA No. 34, Física Para Ciencias e Ingeniería PAG 303 Raymond A. Serway, John W. Jewett, Jr. Vol. 1, SEPTIMA EDICIÓN

Una rueda de molino tiene la forma de un disco sólido uniforme de 7.00 cm de radio y 2.00 kg de masa. Parte del reposo y acelera uniformemente bajo la acción del momento de torsión constante de 0.600 N*m que el motor ejerce sobre la rueda. a) ¿Cuánto tarda la rueda en alcanzar su rapidez operativa final de 1200 rev/min? b) ¿Cuántas revoluciones da mientras acelera?

ANALISIS DEL PROBLEMA.

• Identificar la información

Rueda de molino (solido)

[pic 2]

Wf = 1200         (rapidez operativa final)[pic 3]

r = 7.00 cm

m = 2.00 kg

• Metas, preguntas, objetivos

N: vueltas (revoluciones)

 momento de torsión[pic 4]

I: momento de inercia

 aceleración angular[pic 5]

r: radio

m: masa

W: rapidez

Wf: rapidez final

t: tiempo

CONOCIMIENTO, MODELACIÓN

Cinemática

1. W=  + t    [pic 6][pic 7]
2. =  +    [pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

CONVERSIÓN

1 revolución              1 vuelta = 2[pic 13][pic 12]

1 minuto           60 segundos[pic 14]

1RPM             = [pic 17][pic 15][pic 16]

1200                = 20[pic 21][pic 18][pic 19][pic 20]

DESARROLLO, APLICACIÓN Y CALCULOS

[pic 22]

Donde:

 momento de torsión[pic 23]

I: momento de inercia

 aceleración angular[pic 24]

Entonces despejamos  [pic 25]

[pic 26]

I= [pic 27]

remplazamos por los valores

 = 122.45 [pic 28][pic 29]

Respuesta a la pregunta (a)

Aplicando la ecuación 1

[pic 30]

remplazamos por los valores

1200([pic 31]

125.66 = 122.45[pic 32][pic 33]

t=[pic 34]

t= [pic 35]

Respuesta a la pregunta (b)

=  +  ()t         (ecuación cinemática)[pic 36][pic 37][pic 38][pic 39]

20[pic 40][pic 41]

10.2 rev[pic 42]

CONCLUSIONES

1. La rueda tarda 1.02 segundos en alcanzar su rapidez operativa final de 1200 .[pic 43]

1. La rueda da 10.2 revoluciones mientras acelera.

PROBLEMA No. 44, Física Para Ciencias e Ingeniería PAG 304 Raymond A. Serway, John W. Jewett, Jr. Vol. 1, SEPTIMA EDICIÓN

[pic 44]

Considere el sistema que se muestra en la figura P10.44 con m1 = 20.0 kg, m2 = 12.5 kg, R = 0.200 m y la masa de la polea uniforme M = 5.00 kg. El objeto m2 descansa sobre el suelo y el objeto m1 está 4.00 m sobre el suelo cuando se libera del reposo. El eje de la polea no tiene fricción. La cuerda es ligera, no se estira y no se desliza sobre la polea. Calcule el intervalo de tiempo requerido para que m1 golpee el suelo. ¿Cómo cambiaría su respuesta si la polea no tuviera masa? 

ANALISIS DEL PROBLEMA.

• Identificar la información

polea (solido)

m1 = 20.0 kg

m2 = 12.5 kg

m = 5.00 kg

h1 = 4 m

h2 =0

r = 0.200m

• Metas, preguntas, objetivos

m= masa

h: altura

r: radio

CONOCIMIENTO, MODELACIÓN

a =g [pic 45]

DESARROLLO, APLICACIÓN Y CALCULOS

a =g [pic 46]

remplazamos por los valores

a= [pic 47]

a= 2.26[pic 48]

intervalo de tiempo requerido para que m1

h = [pic 49]

t = [pic 50]

t = [pic 51]

t = [pic 52]

CONCLUSIONES

el intervalo de tiempo requerido para que m1 golpee el suelo es de 1.88 segundos.

PROBLEMA No. 9.6, Física Universitaria PAG 308 Hugh D. Young, Roger A. Freedman Vol. 1, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN

En t =0, se invierte la corriente de un motor eléctrico de corriente continua, causando un desplazamiento angular del eje del motor dado por  [pic 53]

A) ¿En qué instante la velocidad angular del eje del motor es cero?

B) Calcule la aceleración angular en ese instante.

C) ¿Cuántas revoluciones gira el eje del motor entre el momento en que se invierte la corriente y el instante en el que la velocidad angular es cero?

D) ¿Con qué rapidez estaba girando el eje en t = 0, cuando se invirtió la corriente?

E) Calcule la velocidad angular media para el periodo entre t = 0 y el instante calculado en el inciso a).

INFORMACION

[pic 54]

[pic 55]

METAS

[pic 56]

[pic 57]

[pic 58]

CONOCIMIENTO

[pic 59]

[pic 60]

[pic 61]

[pic 62]

APLICACION        

[pic 63]

[pic 64]

[pic 65]

[pic 66]

250-40t-4.5[pic 67]

[pic 68]

[pic 69]

[pic 70]

[pic 71]

[pic 72]

t=4.23

[pic 73]

[pic 74]

[pic 75]

[pic 76]

[pic 77]

[pic 78]

[pic 79]

[pic 80]

[pic 81]

[pic 82]

CONCLUSIONES

En este ejercicio podemos evidenciar que la velocidad está dada por la derivada de la posición angular del motor eléctrico y que la revolución que llevaba antes girar el motor es de 93.2rev.

PROBLEMA No. 9.15, Física Universitaria PAG 309 Hugh D. Young, Roger A. Freedman Vol. 1, DECIMOSEGUNDA EDICIÓN

El volante de un motor de alta rapidez giraba a 500 rpm cuando se interrumpió la alimentación eléctrica. El volante tiene una masa de 40.0 kg y un diámetro de 75.0 cm. El motor no recibe electricidad durante 30.0 s y, durante ese lapso, el volante pierde rapidez por la fricción con los cojinetes de su eje, describiendo 200 revoluciones completas.

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