PROBLEMAS VISUALES DE FÍSICA PVF13-1**. Contracción de vena líquida

Transcripción

1 PROBLEMAS VISUALES DE FÍSICA PVF3-**. Contracción de vena líquida Fotografía La fotografía repreenta la trayectoria eguida por el agua que ale en dirección orizontal con una velocidad v o. La regla ituada a la dereca indica la ditancia reale. En la fotografía e an añadido la letra O a la alida del agua y A en un punto de la parábola. (El agua tiene un colorante para que la trayectoria e vea de fora nítida en la fotografía). a) Deterina la ditancia x A, y H en la fotografía. b) Calcula el factor de ecala. Mida en la fotografía, la ditancia entre do punto de la regla y etablezca el cociente entre la ditancia real y ee valor de la foto. c) Calcula epleando el factor de ecala, la ditancia reale de x A, y H.

2 d) Deduce la ecuación que relaciona la velocidad de alida del agua en O (v o ) en función de x A, y g = 9,8 /. Sutituye lo valore nuérico y calcula el al valor de v o. e) El valor teórico ideal de la velocidad de alida (v o)t e deduce a partir de la ecuación de Bernoulli y vale v g H o T f) El cociente entre la velocidad real y la velocidad v o T e el factor de contracción de la vena líquida. SOLUCIÓN a) x A 9,c ; 6,c ; H 4,6c Lo valore que obtenga pueden diferir de éto, pue depende del taaño de pantalla o de la fotocopia. 0c reale b) f,30 8,7c en la fotografía c) real 9,,30 0,9 c ; 6,,30 4,3 c ; H 4,6,30 0,6 c x A d) La ecuacione paraétrica repecto de lo eje que aparecen en la fotografía on: x v o t ; y g t Depejao t de la priera ecuación y utituio u valor en la egunda x g x g x A 9,8 0,9.0 y g vo vo v y 4,3.0 o, e) v o T 9,8 0,6.0,44, f) contracción de la vena líquida 0,85,44 La interpretación fíica del reultado pone de anifieto que el agua no e un fluido ideal, ya que el cociente no e la unidad. Entre la olécula de agua exite un rozaiento interno (vicoidad) y adeá rozan al alir con la parede de la boquilla, lo que e pone de anifieto por el valor de la velocidad inferior al ideal. El reultado uetra que en ete problea real, la velocidad de alida del líquido e el 85% del valor de la velocidad de un fluido ideal. Heo bucado en lo libro de Fíica y en Internet i e abía publicado un odelo para explicar cuantitativaente ete proceo in que obtuviéeo reultado poitivo, lo que no ace penar que ea un problea coplejo.

3 PVF3-** La fotografía dada etán toada en un intervalo de 0 egundo, y correponden al oviiento de una trainera T, de de longitud, con 3 reero y un tionel y una otora M de 4. Qué tipo de palanca deberán acer lo reero para ipular la trainera? a) Calcular la velocidad relativa de la otora M repecto a la trainera (e upone a aba con oviiento unifore). b) La dorna (ebarcación de vela) D, etará fondeada? c) Deterina la reitencia que ofrece el agua (kv ), al avance de la trainera. d) La potencia que deberán dearrollar lo reero para antener la velocidad contante. DATOS: Siendo k, una contante que depende del tipo de ebarcación y de lo que e unda en el ar. Suele ocilar entre 00 y 400, para ebarcacione de reo. Vao a toar k=300kg/ para la trainera con el peo de 4 perona. Tóee el referencial dado para realizar la edida. Fotografía Fotografía

4 SOLUCIÓN a) Si coniderao que el agua ofrece uficiente reitencia al avance de la trainera, la palanca que ofrecen lo reo para ipularla, e de egundo orden con el punto de apoyo en el agua, la reitencia que ofrece al avance, etá en la propia barca, y la fuerza otriz que ejerce el reero e aplica en el extreo donde agarra el reo. b) En la fotografía, e ide, o en la fotocopia o en la pantalla del ordenador, la longitud de la trainera T en ilíetro y e deterina el factor de converión, FT Se repite lo 95 4 io con el M: FM. Se repite el proceo con la fotografía : FT y FM 3 NOTA IMPORTANTE. Ete factor de converión variará dependiendo del taaño de la pantalla o de la fotocopia. Trainera T Se ide en cada fotografía la ditancia dede el eje de referencia a la proa de cada ebarcación y e aplica el factor de converión correpondiente. La edida efectuada por nootro en pantalla on: Priera foto T Segunda foto T 76 9, , El deplazaiento efectuado por la trainera T en 0, erá: d 3,3 9,6 0,7 0,7 Por lo que la velocidad en /, erá vt,07 0 Motora M Se ide en cada fotografía la ditancia dede el eje de referencia a la proa y e aplica el factor de converión correpondiente. La edida efectuada por nootro en pantalla on: Priera foto M Segunda foto M ,0 50 8, El deplazaiento efectuado por la otora M en 0, erá: d 8,95 ( 4),95.,95 v M,3 0. La velocidad de M repecto a la de T erá,3, 0, vm T c) La dorna D etá fondeada, ya que pee al viento que recoge u vela trapezoidal, no e ueve, pue u coordenada repecto al referencial no varían ( e puede coprobar en la fotocopia o pantalla) d) Aplicando la expreión para la reitencia al avance de la trainera R=kv, iendo k un coeficiente epecífico para el tipo de ebarcación de reo y la parte uergida debido al peo de la tripulación kg R, , 43N e) Coo la P=F.v, iendo F, la fuerza que ay que vencer para navegar con velocidad contante v P, 07.87, 43N 667, 0w

5 PVF3-3** Lente convergente Fotografía Fotografía Fotografía 3

6 La fotografía e una vita general del dipoitivo que perite obtener iágene reale ediante una lente convergente de un objeto (en ete cao una fleca). La fotografía y 3 etán eca de frente. Lo índice rojo eñalan la poicione del objeto O, de la lente L y de la pantalla P. La regla perite edir ditancia, para facilitar la lectura en cada índice rojo aparece un núero que e u poición obre la regla. La lente l tiene coo iión forar un az paralelo de luz que iluina el objeto. a) En la fotografía ide la ditancia que exite dede la lente L al objeto O: y dede la lente L a la pantalla. b) Aplica la forula de la lente delgada y deterina la ditancia focal iagen de la lente L. c) En la fotografía 3 ide la ditancia que exite dede la lente L al objeto O: y dede la lente L a la pantalla. d) Aplica la forula de la lente delgada y deterina la ditancia focal iagen de la lente L e) Calcula el valor edio de lo do valore obtenido. f) En la fotografía deterina ediante el cálculo el cociente δ entre el taaño del objeto y de la iagen. Se recoienda acer un equea de la arca de la luz. g) En la fotografía 3 az lo io que en la. ) Mediante cálculo obtén para qué ditancia de la lente al objeto el taaño de la iagen e igual a la del objeto, eto e, δ= SOLUCIÓN a) ditancia lente objeto = 55 = 5,5 c ditancia lente iagen = 5 =,5 c 5,5,5 b) f 0,0c f 5,5,5 f,5 5,5 c) ditancia lente objeto = 9 =,9 c ditancia lente iagen = 85 = 8,5 c,9 8,5 d) f 0,0c f,9 8,5 f 8,5,9 e) Valor edio de f = 0,0 c f) B A O B A

7 De la coparación de lo triángulo eejante ABO y A B O e deduce para lo valore aboluto de la altura que ρ Para la fotografía 5,5,5 4, 4, La iagen e enor que el objeto. g),9 8,5,8,8 La iagen e algo á pequeña que el objeto. ) En ete cao δ=, luego en valor aboluto = f f f f