Ejercicios Trabajo Colaborativo Fase 1(16-02) (1)

8/18/2019 Ejercicios Trabajo Colaborativo Fase 1(16-02) (1)

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA:

CURSO: FÍSICA GENERAL CÓDIGO: 100413TRABAJO COLABORATIVO FASE 1 (MOMENTO 3)

Curso de Física General-Código: 100413

Trabajo Colaborativo Fase 1 (Momento 3)

Temáticas Revisadas (Unidad 1): Física y medición, Vectores, Movimiento en una dimensión, Movimiento en dos

dimensiones.

Actividades para el Momento tres: Planeación, diseño y entrega del producto final (trabajo colaborativo Fase 1)

Ingresar al entorno de información inicial y revisar los diferentes foros del entorno.

Revisar las referencias bibliográficas requeridas y complementarias de la Unidad 1, que se encuentran en el

entorno de conocimiento

Establecer comunicación con sus compañeros del grupo colaborativo e interactuar con ellos con el fin de

establecer roles y estrategias para dar inicio a la actividad colaborativa.

Participar en forma individual y colaborativamente en la construcción de la actividad del momento 3 “Trabajo

Colaborativa Fase 1”.

Entregar el Producto final en el entorno de evaluación y seguimiento.

Especificaciones de entrega del Trabajo colaborativo Fase 1:

Formato:

Tamaño de página: carta

Márgenes: superior, inferior, izquierdo y derecho: 2cm

Interlineado: sencillo

Texto: Calibri 11.

Formato de entrega: Word

El informe debe contener:

1. Portada (nombre de la institución, nombre del curso, título del trabajo, nombre del docente, nombre e

identificación de los estudiantes, lugar y fecha de elaboración)

2. Introducción

3. Desarrollo de la actividad

4.

Conclusiones

5.

Referencias (Norma APA versión 3 en español (traducción de la versión 6 en inglés))

Nombre y formato del archivo:

1.

El archivo del Producto final debe adjuntarse en el entorno de Evaluación y Seguimiento en la actividad tarea

Entrega del Trabajo colaborativo Fase 1. Este archivo se debe anexar en formato Word por un integrante de

equipo en el tema creado para ello por el director de curso.

2. El archivo del Producto final debe tener el siguiente nombre: código del curso_número del grupo_ Trabajo Fase

1. Ejemplo: si el número de su grupo es 234: 100413_234_Trabajo_Fase 1


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Vectores

3. Un barco transbordador lleva turistas entre cuatro islas A, B, C y D. Navega de la isla A hasta la isla B, a 4.76 km dedistancia, en una dirección 37.0° al noreste. Luego navega de la isla B a la isla C, recorriendo 8.21 km en una dirección

de 69.0° al sureste. Por último, se dirige a la isla D, navegando 4.15 km hacia el sur. (a) Exprese los desplazamientos ⃗ , ⃗ y ⃗ , como vectores cartesianos. (b) Exprese el desplazamiento neto ⃗ como vector cartesiano. (c) ¿Pararegresar de la isla D a la isla de partida A, qué distancia debe recorrer y en qué dirección geográfica?

4. Dados los vectores = 8.00̂ + 5.00̂ y ⃗ = 3.00̂ + 4.00̂ , efectúe cada una de las siguientes operaciones, tanto

en forma gráfica como analítica: (a) 1.50⃗ (b) ⃗ (c) 2.00 + ⃗ (d) 0.200 + 2.50⃗ .

Movimiento en una dimensión

5. Un carro es empujado a lo largo de una pista horizontal recta. a) En cierta sección de su movimiento, su velocidadoriginal es vxi = +3.5 m/s y experimenta un cambio en velocidad de Δvx = +3.0 m/s. ¿En esta sección de su movimiento

aumenta su velocidad o frena? ¿Su aceleración es positiva o negativa? b) En otra parte de su movimiento, v xi = -3.0

m/s y Δvx = +4.0 m/s. ¿Experimenta aumento o disminución neta en rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa?

c) En un tercer segmento de su movimiento, v xi = +2.5 m/s y Δvx = -4 m/s. ¿Tiene una ganancia o pérdida neta en

rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa? d) En un cuarto intervalo de tiempo, vxi = -3 m/s y Δvx = -4 m/s. ¿E

carro gana o pierde rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa?, Justifique cada una de las respuestas.

6. El conductor de un automóvil aplica los frenos cuando ve un árbol que bloquea el camino. El automóvil frenauniformemente con una aceleración de 5.60 m/s2 durante 3.20 s, y hace marcas de derrape rectas de 62.4 m delargo que terminan en el árbol. (a) ¿Con qué rapidez el automóvil golpea el árbol? (b) ¿Qué rapidez llevaba en e

momento de aplicar los frenos?

7.

Emily desafía a su amigo David a atrapar un billete de dólar del modo siguiente. Ella sostiene el billete verticalmente

como se muestra en la figura, con el centro del billete entre los dedos índice y pulgar de David, quien debe atrapar e

billete después de que Emily lo libere sin mover su mano hacia abajo. Si su tiempo de reacción es 0.200 s, ¿tendrá

éxito? El tamaño del lado mayor de un billete de dólar es 6.14 in (in = inches = pulgadas).

Figura tomada de Física para Ciencias e Ingeniería, 7a edición, Serway/Jewett.

Movimiento en dos dimensiones

8. Un arquitecto que diseña jardines programa una cascada artificial en un parque de la ciudad. El agua fluirá a 2.00 m/sy dejará el extremo de un canal horizontal en lo alto de una pared vertical de 5.00 m de altura, y desde ahí caerá en

una piscina. En el espacio por debajo de la cascada se desea construir un pasillo para peatones. ¿Cuál debe ser el

ancho máximo del pasillo para que justo pase sin mojarse una persona de 1.80 m de altura?


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9. Un automóvil de carreras parte del reposo en un trayectoria circular y acelera a tasa uniforme hasta una rapidez de25 m/s en 12.50 segundos, si la pista tiene un radio de 100 m. Suponiendo una aceleración tangencial constante

encuentre la aceleración radial en el instante en que la rapidez es de 15 m/s.

10. Una partícula gira en contra de las manecillas del reloj en una circunferencia de 3.00 m de radio, con una rapidezangular constante de 4.50 rad/s. En un tiempo t=0 s, la partícula tiene una coordenada de 2.00m en el eje “x” y se

mueve hacia la derecha. (a)Determine la ecuación de movimiento de la partícula, (b) calcule la velocidad tangencial y

la aceleración centrípeta (d) ¿En qué posición (x, y) se encuentra la partícula en un tiempo “t” de 0.20 s y (d)

Represente en un plano cartesiano la ecuación de movimiento de la partícula.

Si su grupo colaborativo termina en los dígitos 2 o 3 inicie la discusión académica y solución con sus compañeros de grupo

de los siguientes 10 ejercicios en el foro Colaborativo Fase 1:

Nota: para todos los problemas que requieran la aceleración de la gravedad, use el valor estándar de 9.81 m/s2.

Física y medición

1. (a) Redondee las siguientes cantidades a la cantidad de cifras significativas indicadas en cada columna:

No Valor 4 cifras significativas 3 cifras significativas 2 cifras significativas

1 1.47905*105

2 2.300001*107

3 4.321243

4 21.4403

5 3.21145*10-3

6 2.0311

(c)

Identifique el número de cifras significativas de cada una de las siguientes cantidades:

Valor Cantidad de cifras

significativas


significativas

1.0400 1.400*107

0.00983 140

4.01*10-2 780000000

71900 0.0104

0.001005 0.00400

2.

Una habitación mide 2.30 m por 4.40 m y su techo está a 2.30 m de altura. (a) ¿Cuál es el volumen de la habitaciónen m3? (b) ¿Cuál es el volumen de la habitación en cm3?

Vectores

3.

Un submarino se sumerge desde la superficie del agua en un ángulo de 20.0° bajo la horizontal, siguiendo una

trayectoria recta de 50.0 m de largo. (a) ¿A qué distancia está el submarino de la superficie del agua ?


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(b) ¿Qué distancia adicional debe avanzar el submarino a lo largo de la misma dirección para quedar a 1.00× 10 mde profundidad?

4. Una fuerza de 6.00 N de magnitud actúa sobre un objeto en el origen en una dirección de 30.0° sobre el eje X

positivo de un plano XY. Una segunda fuerza

de 5.00 N de magnitud actúa sobre el objeto en la dirección del eje

Y negativo. (a) Determine las coordenadas del vector resultante en términos de sus vectores unitarios, (b) Calcule la

magnitud y la dirección de la fuerza resultante + .


5.

En la figura se muestra una gráfica velocidad versus tiempo de un objeto que se mueve a lo largo del eje x. (a) Trace

una gráfica cuantitativa de la aceleración en función del tiempo. (b) Determine la aceleración promedio del objeto en

los intervalos de tiempo = 5.00 s a = 15.0 s y = 0 s a = 20.0 s.


6.

Un electrón en un tubo de rayos catódicos acelera desde una rapidez de 2.00 × 10 m/s hasta 6.00 × 10 m/s en1.50 cm. (a) ¿Cuál es su aceleración? (b) ¿En qué intervalo de tiempo el electrón recorre estos 1.50 cm?

7.

Una estudiante lanza una caja con llaves verticalmente hacia arriba a su hermana que de un club femenino estudianti

que se encuentra en una ventana 3.50m arriba. La hermana atrapa las llaves 1.80s después con la mano extendida. a

¿Cuál es la velocidad inicial con qué se lanzaron las llaves?, b) ¿Cuál fue la velocidad exacta de las llaves antes de que

las atraparan?


8. Considere las manecillas de un reloj analógico. (a) Calcule la velocidad angular del horario y del minutero, en rad/s

(b) Escriba las funciones explícitas, de posición angular versus tiempo en segundos, de estas dos manecillas, tomando

como = 0 s el instante de las 12:00 m. (c) A qué hora, después de las 12:00 m, formarán estas dos manecillas poprimera vez un ángulo de 90.0° entre sí ?

9.

Un barco enemigo está en el lado este de una isla de la montaña. La nave enemiga ha maniobrado dentro de 2450

m del pico de 1 950 m de altura de la montaña y puede disparar proyectiles con una velocidad inicial de 260.0 m / s.

Si la línea costera occidental es horizontal a 280.0 m de la cima, ¿cuáles son las distancias desde la costa occidental a

la que un buque puede estar a salvo de los bombardeos de la nave enemiga?


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10. Para probar la rueda delantera de una bicicleta, una persona de pie al lado de la cicla la levanta por su parte frontal y

pone a girar esa rueda con un periodo de 1.20 s en sentido horario, observando que gira con muy poca fricción. La

rueda lleva una pequeña marca blanca en su neumático, a 62.2 cm del eje de rotación (ese es el radio estándar de las

ruedas de bicicleta urbana para adulto). Use un sistema XY fijo a Tierra, en el plano de la rueda, con eje X horizontal

hacia la derecha y eje Y hacia arriba. Cuando el radio correspondiente a la marca ha girado un ángulo de 30.0° conrespecto al eje X, determine, en términos de los vectores unitarios ̂ y ̂ , (a) El vector de posición de la marca. (b) Evector de velocidad de la marca. (c) El vector de aceleración de la marca.




Física y medición

1.

(a) Redondee las siguientes cantidades a la cantidad de cifras significativas indicadas en cada columna:


1 7.12304*105

2 3.100008*107

3 8.020213

4 30.1402

5 1.34012*10-4

6 1.0312

(d)



significativas


significativas

2.0100 2.300*107

0.00302 310

1.03*10-2 190000000

70100 0.0401

0.004001 0.00200


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2. El radio medio de la tierra es 6.37 x 10 6 m y el de la luna es de 1. 74 x108 cm. Con estos datos calcule. (a) ¿Laproporción entre el área superficial de la tierra y la de la luna? (b) La proporción de volúmenes de la tierra y de la

luna. Recuerde que el área de la superficie de un esfera es de 4r2 y su volumen es 4/3 r3.

Vectores

3. Una fuerza de 6.00 N de magnitud actúa sobre un objeto en el origen en una dirección de 30.0° sobre el eje X

positivo de un plano XY. Una segunda fuerza de 5.00 N de magnitud actúa sobre el objeto en la dirección del eje

Y negativo. Calcule la magnitud y la dirección de la fuerza resultante + .

4. Una chica que entrega periódicos cubre su ruta al viajar 6.00 cuadras al oeste, 4.00 cuadras al sur y luego 3.00 cuadrasal este. Usando un sistema XY con eje X positivo hacia el este y eje Y positivo hacia el norte, (a) Exprese el

desplazamiento resultante como vector cartesiano (en términos de los vectores unitarios ̂ y ̂ ). (b) Exprese edesplazamiento resultante en forma polar (magnitud y dirección con respecto al norte o sur, por ejemplo N30.0°O)

(c) ¿Cuál es la distancia total que recorre?


5. Una bola maciza y algo pesada se lanza directamente hacia arriba, con una rapidez inicial de 8.00 m/s, desde unaaltura de 30.0 m sobre el suelo. (a) ¿Después de qué intervalo de tiempo la bola golpea el suelo? (b) ¿Con qué rapidez

lo hace?

6. Un osado vaquero sentado en la rama de un árbol desea caer verticalmente sobre un caballo que galopa bajo el árbolLa rapidez constante del caballo es 5.00 m/s y la distancia desde la rama hasta el nivel de la silla de montar es 2.00 m

(a) ¿Cuál debe ser la distancia horizontal entre la silla y la rama cuando el vaquero se deje caer? (b) ¿Para qué intervalo

de tiempo está en el aire?

7. En la figura se muestra la posición en función del tiempo para cierta partícula que se mueve a lo largo del eje x.Encuentre la velocidad promedio en los siguientes intervalos de tiempo. a) 0 a 2 s, b) 0 a 4 s, c) 2 s a 4 s, d) 4

s a 7 s, e) 0 a 8 s.

Figura tomada de Física para Ciencias e ingeniería (Serway & Jewett Jr. 2008)


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8. Un pez que nada en un plano horizontal tiene velocidad = (. ̂ + . )̂ / en un punto en el océanodonde la posición relativa a cierta roca es = (. ̂ + . )̂ . Después de que el pez nada con aceleración

constante durante 20.0s, su velocidad es = (. ̂ + . )̂ /. a) ¿Cuáles son las componentes de laaceleración? b) ¿Cuál es la dirección de la aceleración respecto del vector unitario ̂? c) Si el pez mantiene aceleraciónconstante, ¿dónde está en t = 25.0 s y en qué dirección se mueve?

9. Una canica sobre una mesa horizontal se golpea con el dedo, de modo que rueda sobre la mesa a 0.500 m/s. Despuésde llegar al borde, describe un movimiento parabólico bajo la acción de la gravedad. La mesa tiene 1.20 m de altura

Usando un sistema XY con el eje X horizontal hacia afuera de la mesa, eje Y hacia arriba, y origen en el punto donde la

canica inicia su vuelo, construya una gráfica cuantitativa (escalas marcadas numéricamente) de la trayectoria

parabólica de la canica, hasta el punto donde cae al piso.

10. Para iniciar una avalancha en una pendiente de la montaña, un obús de artillería es disparado con una velocidad iniciade 3.00 × 10 m/s a 55.0° sobre la horizontal. Explota al golpear la ladera 42.0 s después de ser disparado. (a¿Cuáles son las coordenadas X e Y donde explota el obús, en relación con su punto de disparo? (b) ¿Con qué rapidez

se mueve el obús y en qué dirección con respecto a la horizontal, justo antes del momento en que explota?




Física y medición

1.

(a) Redondee las siguientes cantidades a la cantidad de cifras significativas indicadas en cada columna:


1 2.12503*105

2 4.700003*107

3 3.989283

4 43.8901

5 1.29543*10-3

6 3.9816

(b)



significativas


significativas

3.0800 4.800*107

0.00581 450

5.09*10-3 340000000

45800 0.0201

0.003004 0.00800


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2.

Un galón de pintura (volumen 3.78 × 10− m) cubre un área de 21.3 m2. ¿Cuál es el grosor de la pintura fresca sobrela pared, en mm?

Vectores

3.

Las coordenadas polares de un punto son r = 2.80 m y θ = 225°. ¿Cuáles son las coordenadas cartesianas de este

punto?

4.

Un avión vuela desde el campo base al lago A, a 280 km de distancia en la dirección 20.0° al noreste. Después de solta

suministros vuela al lago B, que está a 190 km a 30.0° al noroeste del lago A. Determine gráficamente la distancia y

dirección desde el lago B al campo base.


5.

Dos autos están en los extremos de una autopista rectilínea de 5.00× 10 m de longitud. Sean A y B los puntos

extremos. Dos autos (que llamaremos los autos A y B) parten simultáneamente de los puntos A y B para recorrer laautopista, con rapideces = 18.0 m/s y = 15.0 m/s. Usando un sistema de coordenadas (eje X) con origen en

el punto A y sentido positivo en la dirección ⃗ : (a) Construya gráficas cuantitativas (escalas marcadasnuméricamente) de las funciones de posición () y () (tomar = 0 como el instante en que parten los autos)(b) Determine analíticamente el instante y la coordenada X del punto de encuentro. ¿Concuerdan los resultados con

las gráficas de posición?

6.

Una persona camina, primero con rapidez constante de 1.50 m/s a lo largo de una línea recta desde el punto A a

punto B, y luego de regreso a lo largo de la línea de B a A con una rapidez constante de 1.20 m/s. (a) ¿Cuál es su

velocidad promedio durante todo el viaje? (b) ¿Cuál es su rapidez promedio durante todo el viaje?

7.

Un globo aerostático viaja verticalmente hacia arriba a una velocidad constante de 4.60m/s. Cuando está a 20.0 msobre el suelo se suelta un paquete desde él. a) ¿Cuánto tiempo permanece el paquete en el aire?, b) ¿Cuál es su

velocidad justo antes de impactar el suelo?


8. Un jugador de baloncesto de 1.95m de altura lanza un tiro a la canasta desde una distancia horizontal de 9.50 m. S

tira a un ángulo de 42.0o con respecto a la horizontal, ¿Con que velocidad inicial debe tirar de manera que el balón

entre en el aro sin golpear el tablero?

9.

Una partícula gira en contra de las manecillas del reloj en una circunferencia de 2.50 m de radio, con una rapidez

angular constante de 6.00 rad/s. En un tiempo t=0 s, la partícula tiene una coordenada de 2.00m en el eje “x” y semueve hacia la derecha. (a)Determine la ecuación de movimiento de la partícula, (b) calcule la velocidad tangencial y

la aceleración centrípeta (d) ¿En qué posición (x, y) se encuentra la partícula en un tiempo “t” de 0.20 s y (d)

Represente en un plano cartesiano la ecuación de movimiento de la partícula.

10.

La figura representa la aceleración total, en cierto instante de tiempo, de una partícula que se mueve a lo largo de una

circunferencia de 2.50 m de radio. En este instante encuentre: (a) La magnitud de su aceleración tangencial. (b) La

magnitud de su aceleración radial. (c) La rapidez de la partícula.


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Física y medición

1. (a) Redondee las siguientes cantidades a la cantidad de cifras significativas indicadas en cada columna:


1 1.47905*105

2 2.300001*107

3 4.321243

4 21.4403

5 3.21145*10-3

6 2.0311

(b)



significativas


significativas

2.0100 2.300*107

0.00302 3101.03*10-2 190000000

70100 0.0401

0.004001 0.00200

2. ¿Cuántos gramos de acero se requieren para construir un cascaron esférico hueco con un radio interior de 5.70cm yun radio exterior de 5.75cm?


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Vectores

3. Un submarino se sumerge desde la superficie del agua en un ángulo de 20.0° bajo la horizontal, siguiendo unatrayectoria recta de 50.0 m de largo. (a) ¿A qué distancia está el submarino de la superficie del agua ?

(b) ¿Qué distancia adicional debe avanzar el submarino a lo largo de la misma dirección para quedar a 1.00× 10

mde profundidad?

4. Una mosca aterriza en la pared de una habitación. La esquina inferior izquierda de la pared se selecciona como eorigen de un sistema coordenado cartesiano bidimensional superpuesto a la pared. Si la mosca se ubica en el punto

que tiene coordenadas (3.00, 2.50) m. (a) ¿A qué distancia está de la esquina de la habitación ?

(b) ¿Cuál es su posición en coordenadas polares?


5. Un corredor cubre una carrera de 100m en 10.3s. Otro corredor llega en segundo lugar en un tiempo de 10.8 s

Suponiendo que los corredores se desplazaron a velocidad promedio en toda la distancia, determine la separaciónentre ellos cuando el ganador cruza la meta.

6. Una roca se suelta desde el reposo en un pozo(a) El sonido de la salpicadura se escucha 2.40 s después de que la roca es liberada ¿Cuán lejos abajo de lo alto del

pozo está la superficie del agua? La rapidez del sonido en el aire (a temperatura ambiente) es 336 m/s

(b) Si se ignora el tiempo de viaje para el sonido, ¿qué error porcentual se introduce cuando se calcula la profundidad

del pozo?

7. Un avión jet se aproxima para aterrizar con una rapidez de 100 m/s y una aceleración con una magnitud máxima de5.00 m/s² conforme llega al reposo. a) Desde el instante cuando el avión toca la pista, ¿cuál es el intervalo de tiempo

mínimo necesario antes de que llegue al reposo? b) ¿Este avión puede aterrizar en el aeropuerto de una pequeña islatropical donde la pista mide 0.800 km de largo? Explique su respuesta.


8. Cuando el Sol está directamente arriba, un halcón se clava hacia el suelo con una velocidad constante de 5.00 m/s a60.0° bajo la horizontal. Calcule la rapidez de su sombra a nivel del suelo.

9. Una pelota en el extremo de una cuerda se hace girar alrededor de un círculo horizontal de 0.60 m de radio. El planodel círculo se encuentra 1.20 m sobre el suelo. La cuerda se rompe y la pelota golpea el suelo a 1.20 m del punto

sobre la superficie directamente debajo de la posición de la pelota cuando se rompió. Encuentre a) la aceleración

centrípeta de la pelota durante su movimiento circular, b) su periodo y frecuencia de oscilación y c) su velocidadangular.

10. Un automóvil estacionado en una pendiente pronunciada (25.0° con la horizontal) tiene vista hacia el océano. Enegligente conductor deja el automóvil en neutro y el freno de mano está defectuoso. Desde el reposo el automóvi

rueda por la pendiente con una aceleración constante de 4.00 m/s2 y recorre 50.0 m hasta el borde de un risco

vertical. La altura del risco sobre el océano es de 30.0 m. Encuentre: (a) La rapidez del automóvil cuando llega al borde


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del risco. (b) El tiempo que el automóvil vuela en el aire. (c) La rapidez del automóvil cuando amariza en el océano. (d

La posición del automóvil cuando cae en el océano, en relación con la base del risco.

NOTAS:

Los aportes realizados por los estudiantes entre los últimos tres días, en que el foro se encuentre habilitado, no serán

tenidos en cuenta para la calificación, por respeto a los estudiantes que si cumplen con una participación oportuna en e

foro colaborativo; esta normatividad, está apoyada en la resolución rectoral No 006808 del 19 de agosto de 2014.

Cada grupo colaborativo debe socializar y entregar obligatoriamente un SOLO producto final, según sea la fase del trabajo

colaborativo en el entorno de Evaluación y Seguimiento.

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