martes, 27 de abril de 2010

Efectos de la presión atmosférca a diferentes alturas

Efectos fisicos sobre el hombre por las capas atmosféricas:
a. El área fisiológicamente suficiente para el ser humano es del nivel del mar hasta 10,000 pies sobre este nivel. El oxígeno en esta área es fisiológicamente suficiente para la supervivencia humana.
b. El área fisiológicamente insuficiente se encuentra entre los 10.000 a 50.000 pies sobre el nivel del mar. En esta área existe una deficiencia de oxígeno, aunado a una presión atmosférica baja. Esto resulta en síntomas fisiológicos como hipoxia (deficiencia de oxígeno) y deparismo (baja presión atmosférica).
c. Cerca del Espacio Aéreo (de la tierra): se encuentra desde los 50.0000 pies. Desde el punto de vista fisiológico el hombre no puede vivir a altitudes mayores de 50.000 pies aunque respire oxígeno al 100%. Ya que el hombre deberá utilizar un traje espacial para tolerar el descenso en la presión atmosférica y la deficiencia de oxígeno.
Síntomas en las diferentes etapas de hipoxia:
Existen 4 etapas dependiendo en la presión atmosférica, altitud y la concentración de oxígeno en la sangre:
a. A nivel del mar, es decir a 10.000 pies no se presentan síntomas de Hipoxia.
b. Entre los 10.000 – 16.000 pies los sistemas compensatorios del organismo humano previenen la aparición de los síntomas de Hipoxia y solamente aparecen si el periodo de exposición es muy prolongado.
c. De los 16.000 – 25.000 pies, Los sistemas fisiológicos no funcionan y no pueden prever a los tejidos con el oxígeno necesario, por lo que los síntomas aparecen. La respiración se torna rápida y profunda, y la tensión arterial aumenta.
d. El estado crítico se presenta desde los 25.000 pies en adelante. En esta etapa el hombre pierde completamente la conciencia debido a una falla del sistema nervioso. Los cambio que ocurren en el pecho alcanzan su máxima expresión a esta altura, por lo que habrá un fallo fisiológico completo en las funciones circulatorias (corazón) y respiratorias.
Baja de la presión atmosférica:
Cuando el hombre está expuesto a una baja presión atmosférica debido a una altitud alta (como lo que les sucede a los pasajeros de un avión cuando el sistema de ajuste de presiones falla), ciertos síntomas ocurren como resulta de la expansión de los gases y el aumento de estos en el organismo humano. Los gases confinados en las cavidades del organismo como en el estomago, los gases contenidos en los pulmones cuando estos se expanden, causas dificultad al respirar y disturbios de malestar en el pecho. Lo mismo pasaría en el colon, en los pulmones, en los dientes, en el oído medio, y en los espacios paranasales por lo que se presenta dolor severo en todo el cuerpo. En adición a todos estos gases disueltos en las células del organismo, como el nitrógeno, pueden causar sofocación conllevando a un dolor severo en el pecho.

lunes, 26 de abril de 2010

Algunos ejercicios de Impulso, Cantidad de Movimiento, Fuerza y Choques

I- Determino el impulso de la fuerza aplicada a un cuerpo en 3,7 minutos, cuando la masa del mismo es de 8,06 Kg y está sometido a una aceleración de 3,6 m/s2

La fórmula de Impulso es:
I=F.t
donde
I= Intensidad
F= Fuerza
t= Tiempo

Primero debemos hallar la fuerza
F=m.a
F= 8,06 Kg . 3,6 m/s2
F= 29,016 N

I= 29,016N . 222 s
I= 6441,552 N.s

II- ¿Cuál es la intensidad de la cantidad de movimiento de un objeto de 6,3 Kg, cuando su velocidad es de 183 Km/h?

La fórmula de cantidad de movimiento es
Q= m.v
donde
Q= Cantidad de movimiento
m= Masa
v= Velocidad
Se debe convertir la velocidad a m/s (multiplicandola por 3,6) para que todos los datos esten en el Sistema Internacional,asi:


Entonces tenemos que:
Q= 6,3 Kg . 50,83 m/s
Q= 320,229 Kg.m/s

Densidad

Concepto: es la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Es una de las propiedades fundamentales de la materia.

M= m/v

Donde:
M= Densidad
m= masa
v= volumen

Las unidades de medida de la Densidad son:
Kg/m3 (Kilogramo sobre metro cúbico en el Sistema Internacional)
G/cm3 (Gramo sobre centímetro cúbico en el Sistema CGS)

Para convertir de G/cm3 a Kg/m3 se debe multiplicar por 1000
Para convertir de Kg/m3 a G/cm3 se debe dividir en 1000

Problemas:
I- Un ladrillo tiene de alto 15 cm, de ancho 20 cm y de largo 40 cm y tiene una densidad de 2.5 g/cm3 ¿Cuál es el valor de su masa?

La fórmula de volumen de un rectángulo (la forma del ladrillo) es
v=h.a.l
donde:
h= altura
a= ancho
l= largo

entonces tenemos que:
v= 40cm.20cm.15cm
v= 12000 cm3

Ahora que ya se tienen el volumen y la densidad, sólo queda hallar la masa despejando la fórmula de densidad.
M=m/v
queda que la
m= M.v (masa es igual a densidad por volumen)
m= 2.5 g/cm3.12000cm3
se simplifican los cm3 y queda solo la unidad de medida g (gramo), y nos queda que:
m= 30000m
La masa ya ha sido hallada.

II- Un líquido cuya masa es 3,7 Kg posee una densidad de 1700 Kg/m3 ¿Cuál es el valor del volumen?

Tenemos la masa y la densidad, despejamos la fórmula de densidad para hallar el volumen, asi:
M= m/v
v= m/M
v= 3,7 Kg / 17000Kg/m3
Se simplifican los Kg y queda solamente la unidad de medida m3
v= 0,0021764705882 m3

Éste es el volumen.

lunes, 22 de febrero de 2010

Cantidad de Movimiento (Q)

a. Un cuerpo de 5 Kg de masa es abandonado desde 125 m de altura. Si g= 10 m/s2 ¿Cuál es la cantidad de movimiento del cuerpo al llegar al suelo?

Datos
m= 5 Kg
h= 125 m
g= 10 m/s2
El ejercicio dice que el objeto es abandonado desde cierta altura, esto nos indica que es una operación de caída libre, por lo que utilizaremos las fórmulas de caída libre.
Como la fórmula de cantidad de movimiento es:
Q= m . v (Cantidad de movimiento es igual a la masa por la velocidad) necesitaremos hallar la velocidad, lo haremos utilizando la fórmula de velocidad para caída libre:
v2= 2g . h (velocidad al cuadrado es igual a el doble de la gravedad por la altura)
v2= (2 . 10 m/s2) . 125 m
v2= 20 m/s2 . 125 m
v2= 2500 m2/s2 ahora tenemos el cuadrado de la velocidad, para hallarla es necesario buscar la raíz cuadrada de nuestro resultado actual, así:
v= raíz cuadrada de 2500 m2/s2
v= 50 m/s
Ahora que la velocidad ha sido hallada, debemos encontrar la cantidad de movimiento
Q= m . v
Q= 5 Kg . 50 m/s
Q= 250 Kg . m/s (la unidad de medida de la cantidad de movimiento es kilogramo por metro sobre segundo)

lunes, 15 de febrero de 2010

Impulso y cantidad de movimiento

a) Un cuerpo está sujeto a la acción de una fuerza F=20 N, en un tiempo de 3,5 minutos ¿cual es el valor del impulso comunicado al cuerpo?
La fórmula para hallar el impulso es:
I= F.t
Donde:
I = Impulso
F = Fuerza
t = Tiempo
El problema indica la Fuerza en unidades del Sistema Internacional, pero el tiempo no, debemos pasar el tiempo de minutos a segundos para que el resultado sea correcto, multiplicando 3,5 por 60 (que son los segundos en un minuto), así:
3,5.60 = 210 segundos
Entonces tenemos que:
I= 20 N.210 s
I= 4200 N.s (la unidad de medida para el impulso es Newton por segundo por lo que se la representa asi)

b) Un cuerpo de m= 3 Kg se halla en reposo sobre un plano orizontal liso. Se aplica sobre él una fuerza horizontal constante, que lo desplaza 10 m en 5 segundos. Determinar la intensidad del impulso aplicado.
I= F.t
Como no poseemos la fuerza, es preciso hallarla para ello tenemos la masa del objeto, que son 3 Kg y es necesario hallar la aceleración
F= m.a (fuerza es igual a masa por aceleración)
Para hallar la aceleración, ya que este es un caso de Movimiento Rectilíneo Uniforme Avanzado, utilizaremos su fórmula de espacio que es:
S= So + Vo.t =1/2a.t2 (espacio es igual a espacio inicial mas velocidad inicial por tiempo mas la mitad de la aceleración por el tiempo al cuadrado)
Como el cuerpo se halla en reposo quiere decir que no hay espacio inicial por lo cual este será eliminado de la fórmula y tampoco posee velocidad inicial por lo que tambien es eliminado de la fórmula y como la velocidad inicial es cero, y cualquier numero multiplicado por el mismo da cero, tambien se elimina el tiempo que multiplicaba a la velocida inicial, por lo que la fórmula que queda es:
S= 1/2a.t2 (espacio es igual a la mitad de la aceleración por el tiempo al cuadrado)
10 m= 1/2a.(5s)2
10 m= 1/2a. 25 s2
10 m/25 s2= 1/2a
0,4 m/s2= 1/2a
(0,4 m/s2) /(1/2)= a
0,8 m/s2= a (este es el valor de la aceleración)
Ahora nos queda hallar la fuerza:
F= m.a
F= 3 Kg.0,8 m/s2
F= 2,4 N (la unidad de medida de la fuerza siempre es Newton)
Ahora solo queda por hallar la intensidad:
I= F.t
I= 2,4 N.5s
I= 12 N.s La intensidad ha sido hallada.

martes, 9 de febrero de 2010

Conceptos del Lanzamiento Vertical

Al igual que caida libre es un movimiento uniformemente acelerado.
Diferencia: Forma ascendente y descendente.
Vo diferente a 0 sube:+ baja: -

Al igual que la caida libre es un movimiento sujeto a la aceleración de la gravedad, sólo que ahora la aceleración se opone al movimiento inicial del objeto. El tiro vertical comprende subida, bajada de los cuerpos u objetos considerando lo siguiente:

a)La velocidad inicial nunca es igual a 0 porque en ese caso el objeto no podría elevarse del suelo y no sería un lanzamiento vertical.

b)Cuando el objeto alcanza su altura máxima, su velocidad en este punto es 0. Mientras que el objeto se encuentra en subida el signo de la V es positivo; la V es 0 a su altura máxima cuando comienza a descender su velocidad será negativa.

c)Si el objeto tarda por ejmplo 2s en alcanzar su altura máxima tardará 2s en regresar a la posición original, por lo tanto el tiempo que permaneció en el aire el objeto es de 4s.

d)Para la misma posición del lanzamiento la velocidad de subida es igual a la velocidad de bajada.

lunes, 8 de febrero de 2010

Caída libre

Caída libre:
Las fórmulas para caída libre son tres:
v= g x t (velocidad es igual a gravedad por tiempo)
h= (1/2 x g) x t2 (altura, o espacio recorrido, es igual a la mitad de la gravedad por el cuadrado del tiempo)
v2= (2 x g) x h (velocidad al cuadrado es igual a el doble de la gravedad por la altura o el espacio recorrido)

1. Se deja caer una bola de acero desde lo alto de una torre y emplea 3 s en llegar al suelo. Calcular la velocidad final y la altura de la torre.

Primero, para hallar la velocidad se utiliza la fórmula v=g x t

Donde:
v= Velocidad
g= gravedad (el promedio en la tierra es de 9,8 m/s2)
t= tiempo (velocidad es igual a gravedad por tiempo)
Lo que nos da v= 9,8 m/s2 x 3 s (se simplifican los segundos entre si y nos queda solo la unidad de medida metro/segundo)
v= 9,8 m/s x 3
v= 29,4 m/s La velocidad ya ha sido encontrada, ahora resta hallar la altura de la torre y para eso podemos usar cualquiera de estas dos fórmulas:

h=1/2 g x t2

Donde:
h= altura de la torre
g= gravedad
t= tiempo (altura es igual a la mitad de la gravedad por el tiempo al cuadrado)
h= 1/2 9,8 m/s2 x (3 s)2
h= 4,9 m/s2 x 9 s2 (se simplifican los segundos cuadrados y queda solo la unidad de medida metro)
h= 4,9 m x 9
h= 44,1 m (la altura de la torre ya ha sido hallada, pero para demostrar que tambien se puede utilizar la otra fórmula...)

0 v2=2g x h

Donde:
v= velocidad
g= gravedad
h= altura (velocidad al cuadrado es igual a el doble de la gravedad por la altura, adaptamos la fórmula para que nos de como resultado la altura)
h= v2/2g
(Altura es igual a la velocidad al cuadrado dividida por el doble de la gravedad)
h= (29,4 m/s)2 / 2 x 9,8 m/s2
h= 864,36 m2/s2 / 19,6 m/s2 (se simplifican los segundos cuadrados y los metros y nos queda solo la unidad de medida metro)
h= 864,36 m / 19,6
h= 44,1 m (la altura es la misma que al utilizar la otra fórmula, lo que comprueba que se puede utilizar cualquiera de las dos)

2. Un cuerpo cae libremente desde el reposo durante 6 s. Calcular la distancia que recorre en los dos últimos segundos.

Para este ejercicio se utilizara la fórmula h= 1/2 g x t2 (altura es igual a la mitad de la gravedad por el tiempo al cuadrado)(siempre suponiendo que la gravedad es de 9,8 m/s2)
h= (1/2 x 9,8 m/s2) x (6 s)2
h= 4,9 m/s2 x 36 s2 (se simplifican los segundos cuadrados y queda solo la unidad de medida metro)
h= 4,9 m x 36
h= 176,4 m (esta es la distancia recorrida en 6 segundos, el último segundo. Ahora queda hallar el penúltimo segundo para hallar la distancia recorrida en estos dos últimos, para ello utilizaremos la misma fórmula cambiando el tiempo a 5 s)
h= (1/2 x g) x (t)2
h= (1/2 x 9,8 m/s2) x (5 s)2
h= 4,9 m/s2 x 25 s2 (se simplifican los segundos cuadrados y queda la unidad de medida metro)
h= 4,9 m x 25
h= 122,5 m (este es el espacio recorrido a los 5 segundos, ahora para hallar la distancia recorrida sólo en los últimos dos segundos restamos este resultado del anterior)
S= Sf - Si (espacio es igual a espacio final menos espacio inicial, reemplazando espacio final por la distancia recorrida a los 6 segundos y espacio inicial por la distancia recorrida a los 5 segundos)
s= 176,4 m - 122,5 m
s= 53,9 m (en los dos últimos segundos, 5 y 6, el cuerpo recorrió 53,9 metros)

3. ¿Desde qué altura debe caer el agua de una presa para golpear la rueda de la turbina con una velocidad de 40 m/s?

Para este ejercicio utilizaremos la fórmula v2= (2 x g) x h (velocidad al cuadrado es igual a el doble de la gravedad por la altura) modificamos esta fórmula para obtener la altura: h= (v2) / (2 x g) (altura es igual a la velocidad al cuadrado dividida por el doble de la gravedad, siempre suponiendo que ésta es de 9,8 m/s2)
h= (4o m/s) 2 / (2 x 9,8 m/s2)
h= 1600 m2/s2 / 19,6 m/s2 (simplificando los segundos cuadrados y el metro cuadrado con el metro, queda la unidad de medida metro)
h= 1600 m / 19,6
h= 81,63 m

4. Un cuerpo cae libremente desde el reposo. Calcular: a) la distancia recorrida en 3 s, b) la velocidad después de haber recorrido 100 m, c) el tiempo necesario para alcanzar una velocidad de 25 m/s, d) el tiempo necesario para recorrer 300 m, desde que cae.

a) Para hallar la distancia recorrida a los 3 segundos
h= (1/2 x g) x t2 (altura es igual a la mitad de la gravedad por el tiempo al cuadrado)
Suponiendo que la gravedad es de 9,8 m/s2 y sabiendo que el tiempo es 3 s se obtiene la fórmula:
h= (1/2 x 9,8 m/s2) x (3 s)2
h= 4,9 m/s2 x 9 s2 (se simplifican los segundos cuadrados y queda la unidad de medida metro)
h= 4,9m x 9
h= 44,1 m (el espacio recorrido a los 3 segundos ha sido hallado)

b) Para hallar la velocidad despues de los 100 m se utilizara la fórmula:
v2= (2 x g)x h (velocidad al cuadrado es igual al doble de la gravedad por la altura o, lo que es lo mismo, espacio recorrido, y como nos pide la velocidad despues de los 100 m este será nuestro espacio recorrido)
v2= (2 x 9,8 m/s2) x 100 m
v2= 19,6 m/s2 x 100 m
v2= 1960 m2/s2 (ha sido hallado el cuadrado de la velocidad, para hallar la velocidad se debe encontrar la raíz cuadrada del resultado actual)
v= raíz cuadrada de 1960 m2/s2
v= 44,2718872 m/s

c) Para hallar el tiempo necesario para que el objeto obtenga una velocidad de 25 m/s, se utilizara la fórmula:
v= g x t (velocidad es igual a gravedad por tiempo, adaptamos la fórmula para poder hallar el tiempo, asi:
t= v/g (tiempo es igual a la velocidad divida por la gravedad)
t= 25 m/s / 9,8 m/s2 (se simplifica el segundo con el segundo cuadrado y el metro con el metro y queda la unidad de medida segundo)
t= 25 x 9,8 s
t= 245 s (el tiempo necesario para que el objeto alcance la velocidad de 25 m/s ha sido hallado)

d) Para hallar el tiempo necesario para recorrer los 300 m, utilizaremos la fórmula:
h= (1/2 x g)x t2 (altura es igual a la mitad de la gravedad por el tiempo al cuadrado, adaptamos la fórmula para poder hallar el tiempo)
t2= h /(1/2 x g) (tiempo al cuadrado es igual a la altura o espacio recorrido divida por la mitad de la gravedad)
t2= 300 m / 4,9 m/s2 (se simplifica el metro con el metro y queda la unidad de medida segundo cuadrado)
t2= 300 / 4,9 s2
t2= 61,2244898 s2
t= raíz cuadrada de 61,2244898 s2
t= 7,824607964 s (se puede redondear por exceso en 7,8 segundos o directamente a 8 segundos)

5. Desde un puente se deja caer una piedra que tarda en llegar al agua 5 s. Calcular la altura del puente y la velocidad de la piedra en el momento de llegar al agua.

Para hallar la velocidad utilizaremos la fórmula:
v= g x t (velocidad es igual a gravedad por tiempo, suponiendo siempre que la gravedad es de 9,8 m/s2)
v= 9,8 m/s2 x 5 s (se simplifican segundo con segundo cuadrado y queda la unidad de medida metro sobre segundo)
v= 9,8 m/s x 5
v= 49 m/s (esta es la velocidad)
Y para hallar la altura se utilizará la fórmula:
h= (1/2 x g) x t2 (altura es igual a la mitad de la gravedad dividida por el cuadrado del tiempo)
h= (1/2 x 9,8 m/s2) x (5 s)2
h= 4,9 m/s2 x 25 s2 (se simplifican los segundos cuadrados y queda la unidad de medida metro)
h= 4,9 m x 25
h= 122,5 m (esta es la altura del puente)

6. Calcular la altura con respecto al suelo desde la que se debe dejar caer un cuerpo para que llegue a aquél con una velocidad de 8 m/s.

Para hallar la altura utilizaremos la fórmula:
v2= (2 x g) x h (modificamos la fórmula para hallar la altura)
h= v2 / (2 x g)
h= (8 m/s)2 / (2 x 9,8 m/s2)
h= 64 m2/s2 / 19,6 m/s2 (se simplifican el metro con el metro cuadrado y los segundos cuadrados entre sí y queda la unidad de medida metro)
h= 54 m / 19,6
h= 2,755102041 m (la altura desde la que debe caer para alcanzar los 8 m/s de velocidad, se puede redondear por exceso a 2,7 metros o directamente a 3 metros, etc)

Datos personales