Cuestionario décimo grado

Tengo unos problemas con unos ejercicios de cinemática ... Son varios puntos espero me puedas ayudar ... Necesito explicarlos a la perfección a un estudiante ciego de décimo grado ... Necesito el procedimiento ...
8. Un móvil parte del reposo y con una aceleración de 0,12 m/s2 recorre 294 m.¿Cuánto tiempo tarda en hacer ese recorrido?:
11. Desde lo alto de un edificio cae un ladrillo de 1 kg de masa hasta el suelo, y
Tarda 2,5 s en ese recorrido. Si cayera una baldosa de 2 kg desde la misma
Altura, su velocidad al llegar a suelo sería:
a) El doble que la del ladrillo, es decir, 49 m/s.
b) La misma que la del ladrillo, es decir, 24,5 m/s.
c) La mitad que la del ladrillo, es decir, 49 m/s.
d) La misma que la del ladrillo, es decir, 12,25 m/s.
15. Un camión que circula a 90 km/h tarda 10 s en parar por la acción de los
Frenos. Si el camionero ve un obstáculo a 100 m y frena en ese momento, ¿se
librará del obstáculo?:
a) Si, porque el camión frena recorriendo 90 m.
b) Si, porque recorre exactamente 100 m.
c) Si, porque el camión puede detenerse a 10 m.
d) No, porque el camión necesita recorrer 125 m antes de quedarse parado.

1 Respuesta

Respuesta
1
Veamos si puedo dejártelo suficientemente claro.
8. El móvil cambia de velocidad, lo que significa que tiene aceleración, por tanto, suponiendo que se mueve en línea recta (siempre hacemos esta suposición) su movimiento será un Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).
Hay tres ecuaciones que gobiernan el MRUA, que son:
X = Xo + vo · t + 1/2 ·a · t^2, donde X es el espacio recorrido medido desde el punto donde está el observador, Xo es lal distancia que separa al observador del móvil en el momento en que el móvil empieza su movimiento (lo normal es que observador y móvil estén en el mismo punto, por lo que esta magnitud casi siempre vale 0), vo es lal velocidad inicial del móvil, t es el tiempo que dura el movimiento y a es lala celeración del mismo.
v = vo + a · t, donde v es la velocidad final que alcanza el móvil
Si combinamos las dos anteriores, llegamos a una tercera ecuación que tiene la ventaja de que no utiliza el tiempo, sino el espacio, lo que en ocasiones puede sernos útil:
v^2 = vo^2 + 2·a·X
Con esto, ya podemos resolver el ejercicio. Se trata de saber qué ecuación interesa utilizar.
En este primer ejercicio nos dan como dato vo (será 0, pues partimos del reposo), a y POR, y nos piden t, por lo que interesa utilizar la 1ª ecuación:
X = Xo + vo · t + 1/2 ·a · t^2
294 = 0 + 0·t + 1/2· 0.12 · t^2
294 = 0.06 · t^2
t = 70 segundos.
11. Este ejercicio se puede resolver a través de la cinemática (estudio del movimiento; apartado anterior) o a través de la energía. Resulta mucho más sencillo razonarlo a través de la energía, pero como piden un resultado numérico, esta segunda parte tendremos que resolverla por cinemática, por los datos que nos dan. Te pongo los dos procedimientos, y elijes el que prefieras.
El problema se desarrolla en un entorno conservativo (el entorno gravitatorio) lo que significa que, al no haber rozamiento, la energía mecánica o total que tiene un objeto se conserva, es decir, permanece constante se encuentre donde se encuentre ese objeto.
Esa energía mecánica o total es la suma de su energía cinética (debida a la velocidad que lleva) y su energía potencial (debido a la altura a la que se encuentra). Como la energía mecánica debe permanecer constante, tendrá el mismo valor en dos puntos diferentes:
Emecánica inicial = Emecánica final
Ecinética inicial + Epotencial inicial = Ecinética final + Epotencial final
Ahora vamos a sustituir cada energía por la expresión que permita calcularla:
1/2·m·Vinicial^2 + m·g·Hinicil = 1/2·m·Vfinal^2 + m·g·Hfinal
Si nos fijamos, la masa está en todos los términos, luego podemos simplificarla:
1/2·Vinicial^2 + g·Hinicil = 1/2·Vfinal^2 + g·Hfinal
Ya tenemos la solución a nuestra pregunta. El balance de energías es independiente de la masa. Esto significa que si lanzamos dos objetos desde la misma altura, con la misma velocidad, llegarán al mismo punto, con la misma velocidad final, independientemente de la masa de cada uno de ellos.
Ahora solo nos queda saber cuánto vale esa velocidad. El resultado numérico lo obtendremos por cinemática. Como el objeto cae cada vez más rápido, tenemos de nuevo un MRUA, así que son válidas las ecuaciones del apartado anterior. Sólo hay que hacer un par de matizaciones:
1.-Al ser un movimiento vertical, la aceleración siempre será la gravedad, y como la gravedad tiende a llevar los objetos hacia abajo (en sentido negativo del desplazamiento, en un sistema de coordenadas cartesianas) hay que ponerla restando. Por tanto:
X = Xo + vo · t - 1/2 ·g · t^2
v = vo - g · t
v^2 = vo^2 - 2·g·X
2.- El origen del movimiento está situado en el suelo. Cualquier espacio recorrido "hacia abajo" será negativo, y cualquier velocidad que desplace un objeto "hacia abajo" también será negativa. "HAcia arriba", espacios y velocidades deben ser positivas.
Fíjate que en ninguna ecuación aparece la masa, por lo que el resultado será independiente de esta. Es la misma conclusión a la que llegamos a través de la energía.
En este ejercicio nos piden el valor de v, y conocemos la vo (no se indica que se lanza, por lo que debemos suponer que se deja caer, y por tanto vo = 0. Como llevará al objeto hacia abajo debería ser negativa, pero al ser 0 dará igual el signo que le pongamos), conocemos g (9.8 m/s^2) y conocemos t. Nos interesa utilizar la 2ª ecuación:
v = vo - g · t
v = 0 - 9.8 · 2.5
V = -24.5 m/s (ya hemos visto qué significa el signo -)
La respuesta correcta es, por tanto, la b)
ACLARACIÓN: Esto es así sólo de forma teórica, ya que no existe ningún sistema puramente conservativo. En el sistema gravitatorio existe rozamiento con el aire, por lo que ya sería necesario tener en cuenta la simetría de cada objeto y sus características. Pero esta consideración sólo se hace en estudios avanzados; a nivel de educación secundaria, incluso bachillerato, el entorno gravitarorio se considera perfectamente conservativo.
15. De nuevo un MRUA.
Para saber si el camionero se librará del obstáculo, y sabiendo a qué distancia está el obstáculo cuando el camionero lo ve, debemos calcular el espacio que recorre el camión antes de detenerse. Por tanto, debemos calcular X.
Los datos que tenemos son vo (que debemos pasar a m/s; 90km/h = 25m/s) y el tiempo t. A simple vista parece que no tenemos mucha cosa, pero nos dicen que el camión acaba parado, luego también conocemos v. Si conocemos las velocidades inicial y final, y el tiempo que tarda en pasar de una a otra, también conocemos la aceleración:
a = (v - vo)/t = (0-25)/10 = - 2.5 m/s^2. Es un valor negativo porque estamos frenando.
Con todo esto, vemos que interesa utilizar la ecuación 1ª:
X = Xo + vo · t + 1/2 ·a · t^2
X = 0 + 25 · 10 + 1/2 (- 2.5) · 10^2
X = 250 - 125
X = 125 metros.
El camión se detendrá tras recorrer 125 metros, pero el obstáculo está a 100 metros. El impacto es inevitable.
Espero haberos ayudado.
Un saludo.
Hola Ana.
Veamos si puedo dejártelo suficientemente claro.
8.
El móvil cambia de velocidad, lo que significa que tiene aceleración,
por tanto, suponiendo que se mueve en línea recta (siempre hacemos esta
suposición) su movimiento será un Movimiento Rectilíneo Uniformemente
Acelerado (MRUA).
Hay tres ecuaciones que gobiernan el MRUA, que
son:
X = Pero + vo · t + 1/2 ·a · t^2, donde X es el espacio
recorrido medido desde el punto donde está el observador, Pero es lal
distancia que separa al observador del móvil en el momento en que el
móvil empieza su movimiento (lo normal es que observador y móvil estén
en el mismo punto, por lo que esta magnitud casi siempre vale 0), vo es
lal velocidad inicial del móvil, t es el tiempo que dura el movimiento y
a es lala celeración del mismo.
v = vo + a · t, donde v es la
Velocidad final que alcanza el móvil
Si combinamos las dos
Anteriores, llegamos a una tercera ecuación que tiene la ventaja de que
no utiliza el tiempo, sino el espacio, lo que en ocasiones puede sernos
útil:
v^2 = vo^2 + 2·a·X
Con esto, ya podemos resolver el
Ejercicio. Se trata de saber qué ecuación interesa utilizar.
En
Este primer ejercicio nos dan como dato vo (será 0, pues partimos del
reposo), a y X, y nos piden t, por lo que interesa utilizar la 1ª
ecuación:
X = Xo + vo · t + 1/2 ·a · t^2
294 = 0 + 0·t +
1/2· 0.12 · t^2
294 = 0.06 · t^2
t = 70 segundos.
11.
Este ejercicio se puede resolver a través de la cinemática (estudio del
movimiento; apartado anterior) o a través de la energía. Resulta mucho
más sencillo razonarlo a través de la energía, pero como piden un
resultado numérico, esta segunda parte tendremos que resolverla por
cinemática, por los datos que nos dan. Te pongo los dos procedimientos, y
elijes el que prefieras.
El problema se desarrolla en un entorno conservativo (el entorno
gravitatorio) lo que significa que, al no haber rozamiento, la energía
mecánica o total que tiene un objeto se conserva, es decir, permanece
constante se encuentre donde se encuentre ese objeto.
Esa energía mecánica o total es la suma de su energía cinética (debida a
la velocidad que lleva) y su energía potencial (debido a la altura a la
que se encuentra). Como la energía mecánica debe permanecer constante,
tendrá el mismo valor en dos puntos diferentes:
Emecánica inicial =
Emecánica final
Ecinética inicial + Epotencial inicial =
Ecinética final + Epotencial final
Ahora vamos a sustituir cada
energía por la expresión que permita calcularla:
1/2·m·Vinicial^2 +
m·g·Hinicil = 1/2·m·Vfinal^2 + m·g·Hfinal
Si nos fijamos, la masa
está en todos los términos, luego podemos simplificarla:
1/2·Vinicial^2
+ g·Hinicil = 1/2·Vfinal^2 + g·Hfinal
Ya tenemos la solución a
Nuestra pregunta. El balance de energías es independiente de la masa.
Esto significa que si lanzamos dos objetos desde la misma altura, con
la misma velocidad, llegarán al mismo punto, con la misma velocidad
final, independientemente de la masa de cada uno de ellos.
Ahora
Solo nos queda saber cuánto vale esa velocidad. El resultado numérico lo
obtendremos por cinemática. Como el objeto cae cada vez más rápido,
tenemos de nuevo un MRUA, así que son válidas las ecuaciones del
apartado anterior. Sólo hay que hacer un par de matizaciones:
1.-Al
Ser un movimiento vertical, la aceleración siempre será la gravedad, y
como la gravedad tiende a llevar los objetos hacia abajo (en sentido
negativo del desplazamiento, en un sistema de coordenadas cartesianas)
hay que ponerla restando. Por tanto:
X = Xo + vo · t - 1/2 ·g ·
t^2
v = vo - g · t
v^2 = vo^2 - 2·g·X
2.- El origen del movimiento está situado en el
suelo. Cualquier espacio recorrido "hacia abajo" será negativo, y
cualquier velocidad que desplace un objeto "hacia abajo" también será
negativa. "HAcia arriba", espacios y velocidades deben ser positivas.
Fíjate
Que en ninguna ecuación aparece la masa, por lo que el resultado será
independiente de esta. Es la misma conclusión a la que llegamos a través
de la energía.
En este ejercicio nos piden el valor de v, y
conocemos la vo (no se indica que se lanza, por lo que debemos suponer
que se deja caer, y por tanto vo = 0. Como llevará al objeto hacia abajo
debería ser negativa, pero al ser 0 dará igual el signo que le
pongamos), conocemos g (9.8 m/s^2) y conocemos t. Nos interesa utilizar
la 2ª ecuación:
v = vo - g · t
v = 0 - 9.8 · 2.5
v =
-24.5 m/s (ya hemos visto qué significa el signo -)
La respuesta
correcta es, por tanto, la b)
ACLARACIÓN: Esto es así
Sólo de forma teórica, ya que no existe ningún sistema puramente
conservativo. En el sistema gravitatorio existe rozamiento con el aire,
por lo que ya sería necesario tener en cuenta la simetría de cada objeto
y sus características. Pero esta consideración sólo se hace en estudios
avanzados; a nivel de educación secundaria, incluso bachillerato, el
entorno gravitarorio se considera perfectamente conservativo.
15.
De nuevo un MRUA.
Para saber si el camionero se librará del
obstáculo, y sabiendo a qué distancia está el obstáculo cuando el
camionero lo ve, debemos calcular el espacio que recorre el camión antes
de detenerse. Por tanto, debemos calcular X.
Los datos que
tenemos son v (que debemos pasar a m/s; 90km/h = 25m/s)

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