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Examen de fÍsica



EXAMEN DE FÍSICA
( Cinemática, dinámica de una partícula y de un sistema de partículas)

1s.- Desde lo alto de una torre se dejan caer libremente dos pequeñas piedras con un intervalo de 3 sg. sSe mantendrá constante la distancia entre ellas durante la caida? (Cantabria 93).

2s Una partícula de 3 Kg. De masa describe una trayectoria dada por la expresión = donde t es el tiempo medido en segundos. Calcular en función del tiempo las siguientes magnitudes

a) El momento lineal (cantidad de movimiento de la partícula).
b) La fuerza que se ejerce sobre la partícula.
c) El momento angular de la partícula con respecto al punto =

3s Un trineo de 8 kg se encuentra inicialmente en reposo sobre una carretera horizontal. El coeficiente de rozamiento dinámico entre la carretera y el trineo es 0 . El trineo se empuja a lo largo de una distancia de 3 m con una fuerza de 40 N que forma un ángulo de 30s con la horizontal.



a) Determinar el trabajo realizado por la fuerza aplicada.
b) Determinar el trabajo realizado por el rozamiento.
c) Calcular la variación de experimentada por el trineo.
d) Determinar lavelocidad del trineo después de recorrer los 3 m.

4s Demostrar que el CM de un sistema de dos partículas materiales está más cerca de la partícula de mayor masa.


RESPUESTAS EXAMEN FÍSICA

1. t1 = t v01= 0 m/s
t2 = t –3 s v02= 0 m/s

Sólo interviene posición velocidad y aceleración.

Se trata de un m.r.u.a., entonces en la caida libre, los cuerpos no recorren siempre el mismo espacio en el mismo intervalo de tiempo  distancia no es constante.
• El espacio del primero en los tres primeros segundos es
S1 = v0•t + • g • t2 = • 9,8 • 9 = 44,1 m
• El espacio del segundo será cero.
Si tomo los seis primeros segundos:
S1 = v0• t + • g • t2 = • 9,8 • 36 = 176,4 m
El espacio del segundo en ese tiempo t2 = (t1-3) = 3 s es:
S2= 44,1 m
La diferencia en los tres primeros segundos es de 44,1 m, y la diferencia en los seis primeros segundos es de 176,4 – 44,1 = 132,3 m
No es lo mismo.

2. m = 3 kg.


a)

= = 3 + 2t

= Kg

b)

=

R=AP

g) Tirante hidraulico, D. Es la relación entre el area hidraulica de la sección y el ancho superficial:
D=AT

h) Factor de sección, Z. Es el producto del area hidraulica y la raíz cuadrada del
Tirante hidraulico:
Z=AD=AAT

Fig. 1.1 Elementos geométricos de un canal

Flujo uniforme y permanente

Flujo uniforme
Es el flujo que se da en un canal recto, con sección y pendiente constante, a una distancia considerable (20 a 30 veces la profundidad del agua en el canal) de un punto singular, es decir un punto donde hay una mudanza de sección transversal ya sea de forma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una variación en el caudal. En el tramo considerado, se las funciones arriba mencionadas asumen la forma
V = fv(x) = Constante
Q =fq(x) = Constante
h = fh(x) = Constante

Flujo permanente
Un flujo permanente es aquel en el que las propiedades fluidas permanecen constantes en el tiempo, aunque pueden no ser constantes en el espacio.
Las características del flujo, como son: Velocidad (V), Caudal (Q), y Calado (h), son independientes del tiempo, si bien pueden variar a lo largo del canal, siendo x la abscisa de una sección genérica, se tiene que:
V = fv(x)
Q = fq(x)
h = fh(x)

Fig.1.2. Volumen de control con flujo uniforme

El flujo uniforme permanente se puede calcular con la siguiente fórmula

Q=AnR23S12
Donde:

Q= Gasto, m3/s
A= Area hidraulica, m2
R= Radio hidraulico
S= Pendiente del canal
n= Coeficiente de rugosidad

Distribución de Velocidades en una Sección de Canal

Debido a la presencia de la superficie libre y a la fricción a lo largo de las paredes del canal, las velocidades no estan uniformemente distribuidas en su sección. Para el estudio de la distribución de las velocidades se consideran dos secciones: 

a)  Sección transversal: La resistencia ofrecida por  las paredes y por el fondo del canal, reduce la velocidad. En la superficie libre, la resistencia ofrecida por la atmósfera y por el viento (aunque este  último tiene muy poco efecto) también influye sobre la velocidad.

b) Sección longitudinal: En la siguiente figura se muestra lavariación de la velocidad en las verticales (1), (2) y (3), indicadas anteriormente. Considerandose la velocidad media en determinada sección como igual  a 1.0, se puede trazar el diagrama de variación de la velocidad con la profundidad.

Métodos de aforo de canales abiertos

Existen varios metod0os de aforo de corrientes entre los cuales se encuentran métodos volumétricos y los métodos de velocidad y superficie, algunos de esos métodos de aforo se mencionan a continuación.

Vertedores
Este método se realiza a través de vertedores y solo es practico en corrientes o canales cuyo gasto se pueda considerar pequeño.
Considerando las características del canal o la corriente a aforar las relaciones de los vertedores se mencionan a continuación.

Dilución
Este método consiste en el uso de sustancias que se diluyen en el agua los cuales se vierten en el canal o la corriente y al finalizar la sección de control que se este considerando se mide la concentración de las sustancia que se vertieron. Y el tiempo que tardaron en recorrer la sección.

Linmígrafo
Este método es determinando una sección transversal de una corriente o canal y por medio de un linmígrafo mide el gasto en función de un tirante determinado en una estación de control.

El método de que se utiliza en la practica es descrito tal y como se describe en la practica el cual sebasa en la medición de las velocidades por med
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