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00:00:00,000 --> 00:00:03,359
Hola, buenos días. Vamos a continuar con las clases virtuales para este periodo extraordinario.

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00:00:03,520 --> 00:00:09,259
En este caso, la clase que trata para el martes, es decir, la segunda de las clases virtuales.

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00:00:09,359 --> 00:00:14,460
En este caso, el tema es la conservación de la energía y, en concreto, los tipos de energía.

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00:00:15,099 --> 00:00:18,059
Y vamos a realizar ejercicio 9 de la ficha que os he colgado en el mismo aula virtual.

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00:00:18,539 --> 00:00:23,820
Este ejercicio es bastante interesante debido a que aparece no solo la fuerza cinética y la fuerza potencial gravitatoria,

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00:00:23,879 --> 00:00:27,260
que suele ser la habitual en este tipo de ejercicio, sino la fuerza potencial elástica.

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00:00:27,260 --> 00:00:31,820
debido a que la energía potencial es aquella energía asociada a las fuerzas conservativas

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00:00:31,820 --> 00:00:35,920
Para nosotros, la fuerza de la gravedad y la fuerza asociada a un muelle

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00:00:35,920 --> 00:00:38,119
la fuerza proveniente de la ley de Hooke

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00:00:38,119 --> 00:00:41,380
Ambas van a tener una energía potencial, la expresión va a ser distinta

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00:00:41,380 --> 00:00:45,420
y la definiremos como energía potencial gravitatoria y energía potencial elástica

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00:00:45,420 --> 00:00:49,179
Las diferenciaremos, pero aparecerán en el mismo término de energía potencial

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00:00:50,439 --> 00:00:55,000
Por ello, este ejercicio de tener un muelle va a ser interesante para resolverlo y para ver su aplicación

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00:00:55,000 --> 00:01:02,780
Toda la teoría la tenéis puesta anteriormente a este ejercicio práctico para observar en su resolución

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00:01:02,780 --> 00:01:05,239
Pero si tenéis cualquier duda pues me podéis consultar

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00:01:05,239 --> 00:01:10,959
El ejercicio 9 dice que tenemos un móvil, una caja que se mueve por una superficie horizontal sin rozamiento

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00:01:10,959 --> 00:01:16,819
Como hablamos sin rozamiento, el rozamiento es recordar que la fuerza no conservativa por excelencia

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00:01:16,819 --> 00:01:18,719
Podemos aplicar la conservación de la energía

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00:01:18,719 --> 00:01:21,200
Si no hay rozamiento, conservación de la energía

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00:01:21,200 --> 00:01:26,099
En caso de que haya rozamiento, veremos un vídeo para la sesión posterior, que es la degradación de la energía.

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00:01:27,459 --> 00:01:31,500
La masa es 5 kilos y la velocidad al inicio del movimiento son estos 4 metros por segundo.

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00:01:31,939 --> 00:01:36,239
Hay un muelle al final de la superficie horizontal que tiene una constante elástica de tan solo 1 newton partido metro.

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00:01:36,920 --> 00:01:41,739
Entonces, en el momento, me piden en primer lugar la energía cinética en el momento en que la masa alcanza el muelle.

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00:01:42,200 --> 00:01:46,180
Aquí tenemos una pequeña representación en cómo la caja se mueve por una superficie horizontal para llegar al muelle.

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00:01:46,180 --> 00:01:51,379
Fijaos que como la superficie es horizontal, el nivel de altura siempre es el mismo

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00:01:51,379 --> 00:01:53,799
Y podemos indicar que este nivel de altura es el nivel 0

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00:01:53,799 --> 00:01:56,799
Por tanto, no va a haber energía potencial gravitatoria

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00:01:56,799 --> 00:01:59,079
Porque esta está asociada a la gravedad y a la altura

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00:01:59,079 --> 00:02:01,739
Como no hay altura, que siempre es la misma, siempre es nivel 0

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00:02:01,739 --> 00:02:03,719
No la vamos a tener en cuenta en el ejercicio

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00:02:03,719 --> 00:02:05,120
¿Qué tenemos que tener en cuenta?

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00:02:05,260 --> 00:02:07,540
Que sí que existe una energía potencial elástica asociada al muelle

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00:02:07,540 --> 00:02:12,400
Pero en este caso, me pide la energía cinética antes, justo antes de alcanzar al muelle

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00:02:12,400 --> 00:02:14,000
Con lo cual el muelle todavía no ha intervenido

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00:02:14,000 --> 00:02:18,879
y la energía cinética va a ser siempre la misma, que en este caso es un medio de la masa por la velocidad al cuadrado de 40 J.

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00:02:19,280 --> 00:02:21,659
Es siempre la misma, puesto que no hay rozamiento.

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00:02:22,120 --> 00:02:24,520
En el apartado B ya me piden la compresión máxima del muelle.

38
00:02:24,939 --> 00:02:26,960
Entonces aquí yo sí tengo que aplicar la conservación de la energía,

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00:02:27,539 --> 00:02:30,360
que es que la energía mecánica inicial es igual a la energía mecánica final.

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00:02:30,979 --> 00:02:34,699
¿Quién es la energía mecánica? La cinética más la potencial y la final igual, cinética más potencial.

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00:02:35,340 --> 00:02:37,860
¿Cuál es la clave? Que siempre alguno de estos términos se suele hacer cero.

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00:02:38,219 --> 00:02:40,199
En este caso la energía potencial inicial es cero. ¿Por qué?

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00:02:40,199 --> 00:02:43,800
Porque al inicio, como podéis observar, no hay muelle y hablamos del nivel de altura cero.

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00:02:44,000 --> 00:02:50,099
Y sin embargo la energía cinética final es cero porque la caja se va a parar justo cuando comprima al máximo el muelle

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00:02:50,099 --> 00:02:56,319
De tal manera que así podemos observar que nos queda que la energía cinética inicial es igual a la energía potencial final

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00:02:56,319 --> 00:02:59,719
La energía cinética inicial, un medio de la masa por la velocidad del cuadrado

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00:02:59,719 --> 00:03:02,460
Y la otra la asociada a la energía potencial elástica

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00:03:02,460 --> 00:03:04,900
Donde tenemos que despejar este factor X

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00:03:04,900 --> 00:03:08,879
Despejo este factor X y para eliminar el cuadrado realizo la raíz y me queda 8,94 metros

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00:03:08,879 --> 00:03:15,319
Un valor altísimo debido principalmente a que la constante elástica es muy pequeña, de tan solo 1 N partido metro

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00:03:15,319 --> 00:03:23,240
Si fuera una constante elástica más grande, un muelle más normal de 100, 200, pues entonces el resultado habría sido más coherente y más lógico

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00:03:23,240 --> 00:03:29,840
En el segundo apartado, en el apartado C, me pide la velocidad cuando el muelle se ha comprimido tan solo 10 cm

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00:03:30,099 --> 00:03:33,000
De tal manera que tenemos que aplicar de nuevo la conservación de la energía

54
00:03:33,000 --> 00:03:36,560
Y de nuevo solo tener en cuenta que tenemos energía potencial elástica y no gravitatoria

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00:03:36,560 --> 00:03:41,039
El ejercicio es el mismo, lo único que ocurre es que la energía potencial

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00:03:41,039 --> 00:03:44,740
La energía cinética final no es cero

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00:03:44,740 --> 00:03:47,759
Es la que voy a tener que obtener, esa velocidad final, que es lo que me están preguntando

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00:03:47,759 --> 00:03:51,740
Y la energía potencial final tampoco es cero puesto que el muelle se comprime poco

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00:03:51,740 --> 00:03:54,939
Pero se comprime en este caso 0,1 metros, esos 10 centímetros

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00:03:54,939 --> 00:03:59,599
Lo que sí que es cero es la energía potencial inicial puesto que al inicio no hay muelle

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00:03:59,599 --> 00:04:02,699
Entonces nosotros sustituimos cada una de las expresiones

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00:04:02,699 --> 00:04:04,740
Esta por esta, esta por esta y esta en esta

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00:04:04,740 --> 00:04:07,520
Teniendo en cuenta que la velocidad inicial vale 4 metros por segundo

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00:04:07,520 --> 00:04:09,900
Que la K vale 1 newton partido metro

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00:04:09,900 --> 00:04:12,719
La compresión 0,1 metros

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00:04:12,719 --> 00:04:14,520
Todo siempre en unidad del sistema internacional

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00:04:14,520 --> 00:04:17,519
Y la velocidad final, que es el único factor que no sé, lo dejo en forma de letra

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00:04:17,519 --> 00:04:21,300
Hago las cuentas y despejo simplemente la velocidad final al cuadrado

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00:04:21,300 --> 00:04:23,040
Esto que está sumando pasa restando

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00:04:23,040 --> 00:04:25,019
Y luego el 2,5 que está multiplicando pasa dividiendo

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00:04:25,019 --> 00:04:28,959
Y para eliminar al cuadrado la raíz obtengo una solución de 3,99 metros por segundo

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00:04:28,959 --> 00:04:34,199
Es decir, ha perdido un poco de velocidad en comprimir el muelle

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00:04:34,199 --> 00:04:37,660
Claro, va perdiendo velocidad a la vez que va comprimiendo el muelle

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00:04:37,660 --> 00:04:38,899
De tal manera que habrá un momento

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00:04:38,899 --> 00:04:39,480
¿Qué momento?

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00:04:39,540 --> 00:04:40,759
Los 8,94 metros

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00:04:40,759 --> 00:04:42,980
En los cuales el muelle se ha comprimido al máximo

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00:04:42,980 --> 00:04:44,860
Y la velocidad ya es 0

79
00:04:44,860 --> 00:04:47,899
En el próximo día veremos este tipo de ejercicios

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00:04:47,899 --> 00:04:49,759
Cuando sí aparece el rozamiento

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00:04:49,759 --> 00:04:52,040
Y entonces no se conserva la energía

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00:04:52,040 --> 00:04:54,639
Es lo que denominamos degradación de la energía

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00:04:54,639 --> 00:04:57,199
Para cualquier duda más consultadnos

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00:04:57,199 --> 00:04:58,040
Un saludo