NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
(Leyes de conservación, energía mecánica)
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| Adicional No me salen E27* - El gráfico adjunto muestra la energía potencial gravitatoria de un cuerpo de 1 kg que se mueve sobre una recta vertical. En base a esa información graficar la energía cinética y mecánica. |
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Un ejercicio muy interesante, sobre todo en el siguiente aspecto: te enseña a buscar en un gráfico cualquiera información subyacente. En nuestro caso, por ejemplo, el gráfico nos dice, entre otras cosas cómo se mueve el cuerpo.
Nos dice cómo se mueve el cuerpo ya que cuando la energía potencial varía es porque varía la altura. Porque la energía potencial depende de la masa del cuerpo (que es constante), de la aceleracion de la gravedad (que es constante) y de la altura (que es lo único que puede cambiar).
Ep = m . g . y
De hecho, si dividimos los valores de energía que nos muestra el gráfico por (m . g) obtendremos el valor de y correspondiente a cada instante y podremos construir un gráfico con esa información.
y = Ep / m . g
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En el instante 0 s, por ejemplo, el gráfico original nos informa que la energía potencial vale 8 J. Si dividimos ese valor por el producto de la masa del cuerpo por la aceleración de la gravedad
y(0s) = Ep(0s) / m . g
y(0s) = 8 J / 1 kg . 10 m/s²
y(0s) = 0,8 m
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En 0,4 s la altura vale cero... y así cualquier otro valor que quieras calcular. Con esa información podés construir el gráfico de posición en función de altura como lo hice yo.
Si te acordás algo de cinemática, entenderás que ese gráfico nos muestra un movimiento uniforme, de velocidad constante, de retroceso (o sea: el cuerpo está bajando a velocidad constante). Calculemos esa velocidad.
v = Δy / Δt
Esta definición de velocidad es válida únicamente para movimientos uniformes (como el nuestro, por suerte) y válida para cualquier intervalo... tomemos el intervalo mayor:
v = – 0,8 m / 0,4 s
v = – 2 m/s
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Como la velocidad es constante, la energía cinética también deberá ser constante... y podemos calcularla:
Ec = ½ m v²
Ec = ½ 1 kg (– 2 m/s)²
Ec = 2 J
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| Lo que queda es muy sencillo: la energía mecánica es la suma de la energía cinética más la potencial. |
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De modo que si tenés buen pulso lo hacés a mano alzada, y si no te tenés confianza hacés la suma al menos para tres o cuatro puntos... y trazás la curva que representa la energía mecánica.
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Como ocurre usualmente con las resoluciones de No me salen, es mucho más detallista de lo que requiere una resolución de un estudiante en un examen (ni qué hablar de si se tratase de un ejercicio de tipo opción múltiple). De hecho, éste se resuelve con dos cuentas y tres trazos. |
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| *Ejercicio (modificado) perteneciente al final de biofísica en dic-2012. |
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| DESAFIO: ¿Cómo hace un cuerpo de 2 kg para bajar verticalmente a velocidad constante? |
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| Algunos derechos reservados.
Se prohibe terminantemente imprimir en blanco y negro y sin citar al autor que sigue tomando mate. Última actualización dic-13. Buenos Aires, Argentina. |
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