FÍSICA I : MECÁNICA CLÁSICA PARA ESTUDIANTES DE EDUCACIÓN E INGENIERÍAS 250 95) Una esfera plástica maciza con volumen de 50 Cm3 , se ata con una cuerda de 1,28 metros de largo, del fondo de un tanque que contiene agua destilada hasta una altura de 2,5 metros. Si la densidad de la esfera es de 0,663 g/cm3 . Calcular el período de oscilación de este péndulo simple invertido y la tensión en la cuerda, cuando la esfera se separa unos 20º de la vertical si su rapidez en ese punto es de 0,46 m/s. R: t = 3,185 s. T = 0,16 N. 96) Una balanza de equilibrio sostiene un vaso de 250 gramos que tiene medio litro de agua destilada. Si se sumerge una pieza de aluminio de 100 Cms3 y 271 gramos, como se indica en la figura del problema. Calcular la lectura en reposo de la balanza de equilibrio. R: L = 850 gramos. 97) En 1.980 se acuñó una moneda conmemorativa por los 150 años de la muerte del Libertador Simón Bolívar, hecha de plata (90%) y de acero inoxidable (10%). Si la moneda tiene un espesor de 2 milímetros y un diámetro de 4 centímetros, calcule la masa total de esta moneda. R: M = 25,80 gramos. 98) Un cubo hermético de arista igual a 20 Cms, contiene un fluido líquido de densidad de 1,33 g/cm3 lleno totalmente. Si el cubo está sobre una plataforma deslizante que se acelera horizontalmente a razón de 2,7 m/s2 . Calcular la presión manométrica en el centro del cubo. R: P = 1.662,50 pascales. 99) Una esfera de plomo ( = 11.30 0Kg/m3 ) y radio de 6 Cms se deja caer sobre una piscina de 5 metros de profundidad. Calcule la densidad del agua de la piscina si la esfera tarda en llegar al fondo 1,5 segundos y se estima una fuerza de fricción promedio de 45 N. R: ( = 1.096,63 Kg/m3 ). 100) El agua ( = 980 Kg/m3 ) contenida en una gran represa, tiene un ancho de 40 metros y una profundidad total de 30 metros. Calcule la fuerza neta sobre la represa de este contenido líquido; use la expresión: dF = ∫P.dA = R: F = 1,73 x 108 N. 101) Una pieza metálica formada por un 20% de material de plomo ( = 11,3 Grs/Cm3 ), un 40% de aluminio( = 2,7 Grs/Cm3 ) y un 40% de hierro ( = 7,83 Grs/Cm3 ), tiene un peso total de 30 Newton. Calcule para su densidad ponderada su peso dentro de agua destilada. R: W = 25,365 N. 102) Una manguera que transporta agua y puede llenar un tobo de 10 litros en 1,5 minutos se le acopla una boquilla de diámetro interno 6 milímetros. Calcule los ángulos posibles de inclinación para que esta manguera desde una altura de 3 metros alcance una distancia horizontal de 3 metros. R: 1 = - 2,64°. 2 = 47,6°.
Alberto Tirado Sanabria · Jorge Encalada Noboa 251 EPÍLOGO Esta obra es un texto científico porque en su consulta existen: a) Definiciones y conceptos en la entrada de cada uno de los temas desarrollados, a saber en 08 capítulos con sus temáticas relativas a toda la mecánica clásica, generalmente vista en similitudes al 70 u 80%, en los diferentes programas y sílabos de la asignatura de Física I en las mallas de carreras de la ingeniería; b) Problemas resueltos en una idea de abarcar las tipologías de ejercicios posibles en cada tema a manera de ejemplos; c) Una amplia gama de ejercicios por capítulo, dividido en sus temáticas respectivas, en un aceptable orden de dificultad, todos ellos con su respuesta al final de su enunciado; y d) problemas tipo “Desafío”, como parte idónea para la asignación de tareas individuales o grupales a tiempo. En la idea siempre de una ejercitación amplia y suficiente para el logro de manejar los conocimientos y conceptos de la mecánica clásica, en una filosofía de usar las definiciones desarrolladas previamente, para destacar en su praxis su importancia. Como fundamento en el movimiento o la estática de los cuerpos y sus sistemas en las diferentes carreras de ingeniería que existen. La obra de hecho sugiere un curso de 06 horas a la semana, en tres encuentros, donde en los dos primeros se realizan las definiciones y ejercicios varios, para luego en el tercer encuentro desarrollar ensayos controlados en su laboratorio, que vienen a complementar la enseñanza y mostrar los protagonistas históricos de las definiciones y ejercicios desarrollados. Como se señala en el epígrafe de “Al estudiante”, la práctica hace al maestro, porque solo con ejercitación controlada, se puede tener el suficiente conocimiento empírico para obtener un resultado aceptable, en esta asignatura de importancia en el inicio de las carreras técnicas en general y por supuesto de ingeniería. El texto puede ser estudiado y desarrollado a manera individual o grupal, por estudiantes en los inicios de la educación superior, que lo adquieran o visiten en su enlace; en un desarrollo de: Lectura ordenada, consecutiva y con el suficiente compromiso de ejercitar la mayor cantidad ejercicios propuestos, como compromiso autodidacta, y bajo la filosofía de evitar la memorización conceptual. Porque el concepto se aprende cuando se pone en práctica.
FÍSICA I : MECÁNICA CLÁSICA PARA ESTUDIANTES DE EDUCACIÓN E INGENIERÍAS 252 REFERENCIAS CONSULTADAS Blatt F. (1991). FUNDAMENTOS DE FÍSICA. Tercera edición. Editorial Prentice Hall hispanoamericana. Sears, F./ Zemansky, M. / Young, H. (2018). FÍSICA, Volumen I. Catorceava edición. Editorial Pearson. Serway, R. / Jewett, J. (2015). FÍSICA para ciencias e ingeniería, Volumen I. Novena edición. Editorial Thomson Editores, México D.F. Tipler, P. / Mosca G. (2006). FÍSICA, Volumen I. Quinta edición. Editorial Reverte. Tirado, A. (2015). MECANICA CLASICA PARA ESTUDIANTES DE INGENIERIA, segunda edición. Editorial Imprecopias Gráficas C.A. REFERENCIAS CITADAS Tirado, A. (2020). REBOTE RECTILÍNEO Y PARABÓLICO SOBRE SUPERFICIES. Editorial Compás.
En la cátedra de Física I, el estudiante cuenta para complementar su aprendizaje fuera del salón de clases, con los muchos textos existentes sobre la materia los cuales sin necesidad de adquirirlos puede consultar en las salas de lecturas, internet y bibliotecas de su Universidad, o con la infinidad de guías de ejercicios preparadas por los profesores que dictaron y/o dictan esta materia; sin embargo a la mayoría de los jóvenes no les gusta leer y menos aun cuando el lenguaje de dichos textos científicos provienen de una traducción al idioma español y contienen ejemplos de situaciones fuera de nuestras fronteras, en adicional cuando en dichas guías por lo general, no traen respuesta de los ejercicios propuestos. Este texto está adaptado al curso de Física I, en general del primer semestre, como principio y fundamento de la mecánica clásica para estudiantes de las ingenierías en general y la educación. Incluyendo las unidades o capítulos: 1) Dimensiones y sistemas de medidas. 2) Vectores y escalares. 3) Cinemática unidimensional. 4) Cinemática bidimensional. 5) Dinámica lineal, circular, Momento lineal, leyes de Kepler y el centro de masa. 6) Trabajo físico y energías, potencia y colisiones. 7) Torsión y dinámica angular, y 8) Mecánica de los fluidos; además del tema preliminar de nociones matemáticas. El aprendizaje del estudiante en el salón de clases obedece a la calidad de la interacción con el profesor y con sus compañeros de estudios; para ello la metodología en la clase debe contar con una motivación al tema, un desarrollo del concepto con ejemplos didácticos y que el estudiante cuente con suficientes ejercicios de práctica; en este texto se ofrece esta metodología con las secciones de problemas propuestos con su solución y la de problemas de desafío, en apoyo siempre de las definiciones básicas.