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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

Problemas conceptuales

1. ¿Cuál de las siguientes magnitudes físicas no es una de las fundamentales del sistema internacional?

(a) masa. (b) longitud. (c) fuerza. (d) tiempo.

(e) todas ellas son magnitudes físicas fundamentales.

2. Al hacer un cálculo. El resultado final tiene las dimensiones m/s2 en el denominador. ¿Cuáles son las unidades finales?

(a) m2/s3. (b) l/s. (c) s3/m2. (d) s. (e) m/s.

3. El prefijo giga significa.

(a) 103. (b) 106. (c) 109. (d) 1012. (e) 1015.

4. El prefijo mega significa.

(a) 10-9. (b) 10-6. (c) 10-3. (d) 106. (e) 109.

5. El prefijo pico significa.

(a) 10-12. (b) 10-6. (c) 10-3. (d) 106. (e) 109.

6. El numero 0,0005130 tiene ______cifras significativas.

(a) una. (b) tres. (c) cuatro. (b) siete. (e) ocho.

7. El numero 23,0040 tiene ______ cifras significativas.

(a) dos. (b) tres. (c) cuatro. (b) cinco. (e) seis.

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8. ¿Cuáles son las ventajas e inconvenientes de utilizar la longitud de un brazo como unidad estándar de longitud?

9. Verdadero o falso:

(a) para sumar dos magnitudes es condición necesaria que tengan las mismas dimensiones.

(b) para multiplicar dos magnitudes es condición necesaria que tengan las mismas dimensiones.

(c) todos los factores de conversión tienen el valor 1.

10.El ángulo subtendido por el diámetro de la luna en un punto de la tierra es aproximadamente 0,524. Con este dato y sabiendo que la luna dista 384 Mm de la tierra, hallar su diámetro. (El ángulo ᶿ subtendido por la luna es aproximadamente igual a D/r1. donde D es el diámetro de la luna y r1 es la distancia a la misma.)

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11.El sol posee una masa de 1.99 x 1030 kg. Fundamentalmente el sol esta compuesto de hidrogeno, con solo una pequeña cantidad de elementos mas pesados. El átomo de hidrogeno tiene una masa de 1.67 x 10-27 kg. Estimar el numero de átomos de hidrogeno del sol.

12.Muchas bebidas refrescantes se venden utilizando como envase, latas de aluminio. Una lata contiene aproximadamente unos 0.018kg. De aluminio. (a) estimar cuantas latas se consumen durante un año en los estados unidos de Norteamérica. (b) calcular la masa total del aluminio atribuible al consumo de latas de bebidas refrescantes. (c) si por cada kilogramo de aluminio, en un centro de reciclaje se obtiene 1$. ¿Cuál es el valor económico del aluminio acumulado durante un año de las latas usadas?

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13.Richard feynman en su ensayo “hay mucho sitio libre en todas partes “propuso escribir la enciclopedia británica completa en la cabeza de un alfiler. (a) estimar el tamaños que deberían tener las letras si suponemos al igual que Richard feynman, que el diámetro de la cabeza del alfiler mide 1.5875 mm. (b) si es un metal el espacio entre átomos es de 0.5 nm (5 x 10 -

10m).Cuántos átomos abarca el grosos de cada letra?

14.Estimar cuantos litros de gasolina usan los automóviles cada día en los estados unidos de Norteamérica y el coste asociado. (b) si de un barril de crudo se obtienen 73, 45 L de gasolina, calcular cuantos barriles de petróleo deben importarse en un año en los estados unidos de Norteamérica para fabricar la gasolina necesaria para la automoción. ¿Cuántos barriles por día supone esta cifra?

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15.Se ha debatido públicamente con frecuencia cuales son las consecuencias ambientales de usar pañales desechables o pañales reutilizables de tela. (a) supóngase que un bebe, desde que nace y hasta los 2.5 años, usa tres pañales al día. Estimar cuantos pañales desechables se usan cada año en los estados unidos de Norteamérica. (b) calcular el volumen del vertedero ocupado por los pañales, suponiendo que 1000kg de estos residuos ocupan 1 m3. (c) calcular la superficie que ocuparían anualmente estos residuos sise supone que necesitan una profundidad media en el vertedero de 10 m.

16.A cada digito binario lo denominamos bit. Una serie de bits agrupados se denomina palabra y una palabra compuesta por ocho bits se denomina byte. Supongamos que el disco duro de un ordenador tiene una capacidad de 20 gigabytes. (a)¿Cuántos bits pueden almacenarse en el disco duro suponiendo que cada carácter requiere un byte.

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17.Estimar cuanto se recauda anualmente en el peaje del puente George Washington en Nueva York. El peaje cuesta 6 $ en el recorrido de Nueva York a Nueva Jersey y es gratis en el sentido contrario. Los vehículos circulan en un total de 14 carriles.

18.Expresa las siguientes magnitudes usando los prefijos que se listan en la tabla 1.1 y las abreviaturas de la siguiente página EP-1: por ejemplo: 10 000 metros = 10 km.

(a) 1 000 000 vatios

(b) 0.002 gramos.

(c) 3 x 10-6metros.

(d) 30 000 segundos.

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19.Escribir cada una de las siguientes magnitudes sin usar prefijos:

(a) 40 μW. (b) 4 ns. (c) 3 MW. (d) 25 km.

20.Escribir las siguientes magnitudes (que no expresan en unidades del SI) sin usar abreviaturas. Por ejemplo 103 metros = 1 kilometro:

(a) 10-12 abucheos. (b) 109 mugidos. (c)10-6 teléfonos. (d) 10-18 chicos.

(e) 106 teléfonos. (f) 10-9 cabras. (g) 1012 toros.

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21.En las ecuaciones siguientes, la distancia x esta en metros. El tiempo t en segundos y la velocidad v en metros por segundo. ¿Cuáles son las unidades del SI de las constantes C1 y C2?

(a) X=C1+C2t.

(b) x=1/2 C1t2.

(c) v2=2C1x.

(d) x= C1 cos C2t.

(e) v2= 2C1-(C2x)2.

22.Si en el problema 21 se expresa x en pies. T en segundos y v en pies por segundos. ¿Cuáles son las dimensiones de las constantes C1 y C2?

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23.A partir de la definición original de metro en función de la distancia del ecuador al polo norte hallar en metros.

(a) la circunferencia de la tierra.

(b) el radio de la tierra.

(c) Convertir las respuestas dadas en (a) y (b) de metros a millas.

24.Velocidad del sonido en el aire es 340m/s. ¿Cuál es la velocidad de un avión supersónico que se mueve con una velocidad doble a la del sonido? Dar la respuesta en kilómetros por hora y millas por hora.

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25.Un jugador de baloncesto tiene una altura de 6 pies y 10,5 pulgadas. ¿Cual es su altura en centímetros?

26.Completar las siguientes igualdades:

(a) 100 km/h=______mi/h.

(b) 60 cm=______in.

(c) 100 yd=______m.

27.La mayor separación entre dos soportes del puerto Golden Gate es de 4200 pies. Expresar esta distancia en km.

28.Halla el factor de conversión para convertir millas por hora en kilómetros por hora.

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29.Completar las siguientes expresiones:

(a) 1,296х105 km/h2 =______ km/h.s

(b) 1,296х105 km/h2 = ____m/s2.

(c) 60 mi/h = ____ Ft/s.

(d) 60 mi/h=____ m/s

30.En un libro hay 1,057 cuartos y 4 cuartos en un galón. (a) ¿Cuántos litros hay en un galón? (b) un barril equivale a 42 galones. ¿Cuántos metros cúbicos hay en un barril?

31.Una milla cuadrada tiene 640 acres. ¿Cuántos metros cuadrados tiene un acre?

32.Un cilindro circular recto tiene un diámetro de 6,8 pulgadas y una altura de 2 pies. ¿Cuál es el volumen del cilindro en (a) pies cúbicos, (b) metros cúbicos, (c) litros?

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33.En las siguientes expresiones, x esta en metros, t en segundos, v en metros por segundo y la aceleración a en metros por segundo cuadrado. Determinar las unidades del SI de cada combinación: (a) V2/x,

(b) √ xa

(c) 12a t 2

34.¿Cuáles son las dimensiones de las constantes que aparecen en cada uno de los apartados del problema 21?

35.La ley de desintegración radiactiva es N0=N 0 e−λt, en donde N0 es el número

de núcleos radiactivos en el instante t=0; N(t) es el número que permanece sin desintegrar en el tiempo t y λ es la llamada constante de desintegración. ¿Qué dimensiones tiene λ?

36.La unidad de SI de fuerza, el kilogramo-metro por segundo cuadrado (

kgm / s2 ¿ . Se denomina newton (N). Hallar las dimensiones y las unidades

del SI de la contante G en la ley de la gravitación F=Gm1m2/r2

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37.Un objeto situado en el extremo de una cuerda se mueve según un círculo. La fuerza ejercida por la cuerda tiene unidades ML/T2 y depende de la nada del objeto, de su velocidad y del radio del círculo. ¿Qué combinación de estas variables ofrece las dimensiones correctas de la fuerza?

38.Demostrar que el producto de la masa por la aceleración y la velocidad tiene dimensiones de potencia

39.El momento lineal o ímpetu de un objeto es el producto de su masa y velocidad. Demostrar que esta magnitud tiene las dimensiones de una fuerza multiplicada por el tiempo.

40.¿Qué combinación de la fuerza y otra magnitud física tiene las dimensiones de la potencia?

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41.cuando un objeto cae a través del aire, se produce una fuerza de arrastre que depende del producto del área superficial del objeto y el cuadrado de su velocidad, es decir Faire=CAv2, en donde C es una constante. Determinar las dimensiones de C.

42.La tercera ley de Kepler relaciona el periodo de una planeta con su radio r,

la contante G de la ley de gravitación de Newton (F=Gm1m2/r2) y la masa

del sol Ms. ¿Qué combinación de estos factores ofrece las dimensiones correctas para el periodo de una planeta?

Notación científica y cifras significativas

43.Expresar los siguientes números como números decimales sin utilizar la notación de potencias de diez: (a) 3 x 104. (b) 6.2 x 10-3. (c) 4 x 10-6. (d) 2.17 x 105

44.Escribir en notación científica los siguientes valores: (a) 3.1 GW=________W. (b) 10 pm=_______m. (c) 2.3 fs=_________s. (d) 4 µs=________s.

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45.Realizar las siguientes operaciones, redondeando hasta el numero correcto de cifras significativas, y expresar el resultado en notación científica: (a) (1.14)(9.99 x 104)

46.calcular las siguientes operaciones redondeando al número correcto de cifras significativas y expresando el resultado en notación científica: (a) (200.9) (569.3). (b) (0.000000513) (62.3 x 107). (c) 28.401 + (5.78 x 104). (d) 63.25/(4.17x10-3).

47.Una membrana celular posee un espesor de 7 mm. ¿Cuántas membranas de este espesor deberían apilarse para conseguir una altura de una pulgada?

48.calcular las siguientes operaciones redondeando al número correcto de cifras significativas y expresando el resultado en notación científica: (a) (2.00 x 104) (6.10 x 10-2). (b) (3.141592) (4.00 x 105). (c) (2.32 x 103)/(1.16 x 108). (d) (5.14 x 103) + (2.78 x 102). (e) (1.99 x 102) + (9.99 x 10-5)

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49.Realizar los siguientes cálculos y redondear los resultados con el numero correcto de cifras significativas: (a) 3.141592654 x (23.2)2. (b) 2 x 3.141592654 x 0.76. (c) 4/3 π x (1.1)3. (d) (2.0) 5/3.141592654.

50.muchas de las carreteras de Canadá limitan la velocidad de los vehículos a 100 Km/h. ¿Cuál es el limite en mi/h?

51.SSM Contando dólares a razón de 1 $ por segundo. ¿Cuántos años necesitarían para contar cien millones de dólares?

52.A veces puede obtenerse un factor de conversión a partir del conocimiento de una constante de dos sistemas diferentes. (a) La velocidad de la luz en el vacío es 180 000 mi/s = 3 x 108 m/s. Utilizar este echo para hallar el numero de kilómetros que tiene una milla. (b) El peso de un pie3 de agua es 62.4 libras. Utilizar este dato y el hecho de que 1 cm3 de agua tiene una masa de 1 g para hallar el peso en libras de 1 Kg de masa.

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53.La masa de un átomo de uranio es de 4.0 x 10-26 Kg. ¿Cuántos átomos de uranio hay en 8 g de uranio puro?

54.Durante una tormenta cae un total de1.4 in de lluvia. ¿Cuánta agua ha caído sobre un acre de tierra? (1 mi2 = 640 acre)

55.Un núcleo de hierro tiene un radio de 5.4 x 10-15 m y una masa de 9.3 x 10-26 Kg. (a) ¿Cuál es la masa por unidad de volumen en kilogramos por metro cubico? (b) Si la tierra tuviera la misma masa por unidad de volumen, ¿Cuál seria su radio? (la masa de la tierra es 5.98 x 1024 Kg)

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56.calcular las siguientes expresiones.

(a) (5,6 x 10-5)(0.0000075)/(2.4 x 10-12). (b) (14.2)(6.4 x 107)(8.2 x 10-9)-Å.06. (c) (6.1 x 10-6)2(3.6 x 104)3/(3.6 x 10-11)1/2.(d) (0.000064)1/3/[(12.8 x 10-3)(4.90 x 10-1)1/2].

57.SSM La unidad (UA) se define como la distancia medida de la tierra al sol, a saber, 1.496 x 1011 m. el parsec es la longitud radial desde la cual una UA de longitud de arco subtiende un Angulo de 1 segundo. El año luz es la distancia que la luz recorre en un año. (a) ¿Cuántos parsecs están contenidos en una unidad astronómica?, (b) ¿Cuántos metros tiene un parsec?, (c) ¿Cuántos metros existen en un año luz?, (d) ¿Cuántas unidades astronómicas existen en un año luz?, (e) ¿Cuántos años luz contiene un parsec?

58.Para que el universo deje algún día de expansionarse y comience a contraerse, su densidad media debe ser al menos de 6 x 10-27 Kg/m3. (a) ¿Cuántos e- por metro cubico deberían existir en el universo para alcanzar esta densidad critica?, (b) ¿Cuántos protones por metros cúbicos producirían la densidad critica? (me = 9.11 x 10-31 Kg; mp 1,67 x10-27 Kg)

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59.SSM El detector japonés de neutrinos Super-kamiokande esta formado por un largo cilindro transparente de 39.3 m de diámetro 41.4 m de alto, rellenado de agua extremadamente pura. Calcular la masa de agua que hay en el interior del cilindro. ¿si corresponde la cifra obtenida con el dato que consta con el sitio oficial del Súper-K, según el cual el detector contiene 50,000 toneladas de agua? Densidad del agua: 1000 Kg/m3.

60.La tabla adjunta de los resultados experimentales correspondientes a una medida del periodo del movimiento T de un objeto de masa m suspendido de un muelle en función de la masa del objeto. Estos datos están de acuerdo con una ecuación sencilla que expresa T en función de m de la forma T = Cmn, en donde C y n son constantes es necesariamente un entero. (a) Hallar n y C (para ello existen varios procedimientos. Uno de ellos consiste en suponer un valor de n y comprobarlo representando T en función de mn en papel milimetrado. Si la suposición es correcta, la representación será una recta. Otro consiste en representar log de T en función de log de m la pendiente.

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ANÁLISIS DIMENSIONAL-PROBLEMAS PROPUESTOS

1. En la formula física indicar las unidades de Y en el sistema internacional.

y=Aw cos (wt )

A: velocidad, t: tiempo, m: masa

a) msˉ¹ b) ms c) msˉ² d) msˉ³ e) msˉ4

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2. En la formula física indique las unidades de z en el sistema internacional.

Z=mc ²p

M: masa, c: velocidad, p: presión.

a) m² b) m c) mˉ¹ d) m³ e) mˉ²

3. determinar las unidades de h en el S.I.:

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hf =mc2

f: frecuencia, c: es velocidad.

a) Kg.m.sˉ² b) Kg.m.s c) kg.mˉ¹.s³ d) Kg.m.sˉ¹ e) Kg.m².sˉ¹

4. En la siguiente formula física, determinar las dimensiones de A.

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UNA=PV

U: energía calorífica, P: presión, V: volumen, N: numero.

a) 1 b) L c) M d) T e) J

5. Hallar las unidades de K en el SI.

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W=12

Kx ²

W: trabajo, x: desplazamiento.

a) Kg.sˉ¹ b) Kg.sˉ² c) Kg.sˉ³ d) Kg.sˉ4 e) Kg.sˉ5

6. En la formula física:

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x=K1+K2 .t+ 12K3 .t ²

X : distancia, t:tiempo.

Determinar las unidades de (K₁.K₂)/K₃

a) m.sˉ¹ b) m.sˉ⁴ c) m.sˉ² d) m.s e) m.sˉ³

7. En la formula física.

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v=K1+K2+K3 .t 2

V: velocidad, t: tiempo.

Determinar las unidades de: (K₁.K₃)/K₂

a) m.sˉ¹ b) m.sˉ⁴ c) m.sˉ² d) m.sˉ⁵ e) m.sˉ³

8. En la siguiente formula física:

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A1 ' 2 . hsen30 °=U . tg53 °

A: aceleración, h: altura.

Determinar las unidades de U en el SI.

a) m.sˉ² b) m.sˉ¹ c) m.sˉ⁴ d) m.sˉ⁵ e) m.sˉ³

9. Determinar las dimensiones de C en la siguiente formula física:

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V .C=Acos60 °+U .P

A: aceleración, v: velocidad.

a) Lˉ³ b) Lˉ¹ c) M d) Lˉ¹′² e) T

10.En la siguiente expresión:

V= at ³

+ b+hc

V: velocidad, t: tiempo, h: altura.

Determinar las dimensiones de b/(a.c)

a) Tˉ¹ b) Tˉ² c) Tˉ³ d) Tˉ⁴ e) T

11.En la siguiente formula física, hallar le unidades de la magnitud b en le sistema internacional:

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F=a . v (b+ cv )+c

F: fuerza, v: velocidad.

a) Kg.sˉ¹ b) Kg.sˉ² c) Kg.s d) Kg e) Kg.s²

12.En la siguiente formula física ¿Qué magnitud representa E?

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E=PV+nRT

P: presión, T: temperatura, N: cantidad de sustancia, v: volumen.

a) Trabajo b) Potencia c) Fuerza d) Masa e)Velocidad

13.Obtener las unidades de U en el SI.

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U=32nRT

T: temperatura, n: cantidad de materia, R: constante universal de los gases nobles.

(ML²Tˉ²Ɵˉ¹Nˉ¹)

a) Kg.m² b) Kg.m.sˉ³ c) Kg.m.s d) Kg.m².sˉ² e) Kg.m.sˉ¹

14.- En la siguiente formula determinar las unidades de L, en el sistema internacional.

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

L=m.w2 .R

M= Masa

W= velocidad angular

R= radio de giro

a) kg.m.s-2 b) kg.m.s c) kg.m-1.s-3

d) kg.m-1.s2 e) kg.m.s2

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15.- En la siguiente expresión determinar las unidades de K en el SI.

k=m.V 2

R

M= Masa

V= Velocidad

R= radio de curvatura

a) kg.m.s-1 b) kg.m2.s-2 c) kg.m.s-2 d) kg.m.s-3 e) kg.m.s

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16.- Si la longitud de una barra L al dilatarse, está dada por la siguiente relación:

L=L0(1+α∆T )

L0= Longitud inicial

ΔΤ= Variación de la Temperatura

α= Coeficiente de dilatación lineal

Hallar las dimensiones de “α”

a) θ b) θ-2 c) θ-3 d) θ-1 e) θ-4

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17.- El calor especifico “Ce” de una sustancia está dada por:

Q=m.Ce .∆T

Q= cantidad de calor; m: masa

ΔT = Variación de temperatura

Ce = Calor especifico

Hallar [Ce]

a) L2 T-2 θ-1 b) LMT-1 c) LMTθ d) L2 M2 θ-1 e) L-1 M-2 θ-2

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18.- En la siguiente formula física:

s=D.a .h

D = densidad

a = Aceleración

h = Altura

Hallar “S”

a) Fuerza b) Presión c) Velocidad

d) Aceleración e) Trabajo

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19.- En la siguiente formula física:

E=D .a .V

D = Densidad, a = Aceleración

V = Volumen

¿Qué magnitud física representa E?

a) Trabajo b) Potencia c) Fuerza

d) Aceleración e) Densidad

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20.- Determinar la formula que nos permite expresar el volumen de agua por unidad de tiempo (Q) que sale por un agujero, sabiendo que depende de C, D, P y S:

S= masavolumen

P= FuerzaArea

D = Diámetro

C = Constante adimensional

a) Q=C D2√ PS

b) Q=C D2√ SP

c) Q=C2D 3 PS

d) Q=CDPS

e) Q=C √ PSD

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

21.- Se sabe que la velocidad de una onda mecánica en una cuerda en vibración depende de la fuerza llamada tensión (T), de la masa (m) y de la longitud (L) de la cuerda. Encontrar la fórmula que permita encontrar dicha velocidad.

a) v=√TLm

b) v=√ mTL

c) v=TLm d) v=√TLm

e) v=√ TLm

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

22.- Determinar el valor de:

3 x+ 13

y−z

Se sabe que la siguiente ecuación es dimensionalmente correcta:

F L8T2=M x Ly T z

F: Fuerza M: Masa T: Tiempo L: Longitud

a) 4 b) 5 c) 6 d) 7 e) 8

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

23.- En la siguiente fórmula física indicar las dimensiones de a.b

a=A .e−bwsin(wt )

A: Longitud t: Tiempo

e: constante numérica

a) L T-1 b) L-1 T2 c) L T2 d) L T3 e) LT

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

24.- Es la expresión dimensionalmente homogénea:

A=K exvt

I. |xvt|=1 y puedeser xvt=8

II. |A|=|K|si:|e|=1

III. |A|=|K|y puede ser :|e|=L2

Donde L es la longitud

¿Qué afirmaciones son verdaderas?

a) Solo II y III b) solo I y II

c) Solo I y III d Solo III

e) Solo II

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 42

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

25. En la siguiente formula física:

R=(√ z ( h+ z ))( yz−log x)( y+A)

Si h=altura. ¿Qué magnitud representa R?

a) Volumen b) Velocidad c) Trabajo

d) Densidad e) Área

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

26. Hallar |AB | si la siguiente ecuación es dimensionalmente correcta:

v3= A+F2

B

V: Volumen F: Fuerza

a) L4 b) L6 c) L7

d) L8 e) L9

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

27. Encontrar las unidades de A, si la siguiente ecuación es dimensionalmente correcta:

A=4 π2L2(L−b)cos θ

t2a

Dónde:L,b : son longitudes en metro4 y π: son adimensionales t : tiempo en segundosa: superficies

a) m/s2 b) m/s c) m2/s2 d) 4m/s3 e) m-1

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

28. El número de Reynolds (Re) es un número que se define como:

Re=DVY

D: Diámetro del tubo de conducción V: velocidad del fluidoY: viscosidad cinemática en m2/s

¿Cuáles son las unidades de Re?

a) m/s b) Joule c) m/s2 d) Newton e) es adimensional

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

29. Se tiene la siguiente expresión dimensionalmente correcta que se utiliza para calcular la velocidad de los cuerpos:

v=a(L− tb)

L: adimensionalV: velocidadT: tiempo

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?

I. “a” puede representar el espacio recorridoII. “a” puede representar la velocidad del móvilIII. La magnitud fundamental de “b” es el tiempo.

a) I y II b) II y III c) solo I d) solo III e) solo II

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

30. La siguiente formula es dimensionalmente correcta:

P=K D x g yhz cos20o

K: adimensionalp: presióng: aceleraciónD: densidadh: altura

Hallar (x+y+z)

a) 1 b) 2 c) 3 d) 5 e) 7

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

31. En la siguiente formula física:

P K=m .g .h sin 23o

P: potencia g: aceleraciónm: masah: altura

¿Qué magnitud representa K?

a) Longitud b) masa c) velocidad d) peso específico e) tiempo

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

32. Sabiendo que:

F: fuerzaE: energíaV: velocidada: aceleraciónm: masad, x: distanciaw: velocidad angular

¿Qué afirmación NO es dimensionalmente correcta?

a) d=−vt−3a t 2sinθb) E=3Fd cosθ

c) E=mv2+madd) v2=ax+w2d2

e) E=mv+mw2d

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

33. En la siguiente formula física:

K= 3√ rQm

r: tensión superficial (N/m)Q: Caudal (m3/s)M: masa

Determinar que magnitud representa K

a) Aceleración b) Fuerza c) Presión d) Velocidad e) Energia

34.Dada la formula física:

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

P= D x .Q y .hz

gw

Donde:P: Potencia h: AlturaQ: Caudal D: DensidadG: Aceleración

Hallar el valor de:E=( x+ y+z ) .w

a) 1 b) 2 c)-3d) 4 e) 5

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 52

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

35.Dada la formula física: K=Af +B .S−CV

Donde:f: FrecuenciaS: SuperficieV: Volumen

La unidad de A.C/B es el N.s.Determinar la unidad SI de la magnitud K.a) Frecuencia b) Fuerza c) Trabajod) Periodo d) Potencia

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 53

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

36.En la siguiente fórmula:

K=ARC+B I2 LDonde:

R: Resistencia (L2M T−3 I−2)

C: Capacidad (L−2M−1T 4 I 2)I: Intensidad de corrienteL: Inductancia (L2M T−2 I−2)

Determinar que magnitud representa A/B

a) Potencia b) Presión

c) Caudal d) Frecuencia

d) Energía

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 54

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

37.Dada la formula física:

K= B2 . A2 μ

Donde:B: Inducción magnética (MT−2 I−1)A: Áreaμ: Permeabilidad magnética (M ¿−2 I−1)

Determinar que magnitud representa K.a) Fuerza b) Densidad

c) Velocidad d) Área

d) Volumen

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 55

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

38.Determinar la expresión dimensional de “y” en la siguiente ecuación:

y . log 3=(h−3h )2(p+πp)

a−aDonde:h: Alturap: Presióna: Aceleración angular

a) LM2 b) L3M c) LM3

d) L2M2 e) LM

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 56

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

39.Un cuerpo se mueve y su trayectoria esta definida por:

x= V 2

2 A ¿¿Donde:

x: Distanciaμ: numero V: Velocidad

Hallar las dimensiones de “A”

a) LT2 b) LT-1 c) MLT2

d) LT-2e) LT

40.La potencia de la hélice de un aeroplano está dada por la siguiente expresión:

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

P . sin16 °=K D aRbV c

Calcular los valores numéricos de “a”, “b” y “c”.Sabiendo que:P: PotenciaR: RadioD: DensidadV: VelocidadK: escalar

a) 1; 1; 1 b) 1; 1; 2 c) 1; 2; 3

d) 1; 2; 2 e) 2; 2; 3

41.Sabiendo que la siguiente ecuación es dimensionalmente homogénea:

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

m=hf

x2

Donde:m: Masaf: frecuenciah: Constante de Planck (Joule.segundo)

Podemos asegurar que “x” es:

a) Área

b) Densidad

c) Presión

d) Velocidad lineal

e) Periodo

42. En la ecuación homogénea:

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

W=( BK−C K2

D ( EK−F ))SEN 37°

Hallar F , si:B: altura C: masaE: fuerza

a) LTb) L2T-2

c) LT2

d) L-2Te) LT-1

43. En la siguiente expresión, dimensionalmente correcta:

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 60

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

ω2SEN 30 °= x

√ 3 t2+ a− y

πz

Donde:ω : velocidad angulara: aceleraciónt: tiempo

se pide encontrar: x,y,z

a) L2T-2

b) L3Mc) L2T-3

d) L2T-1

e) LMT-2

44. Si la ecuación indicada es homogénea:

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 61

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

UNA + UNI = IPEN

Tal que: U: energía R: radio

Entonces las dimensiones de PERU serán:

a) L4M4T-4

b) L-4M2T4

c) L4M2T-6

d) L5M2T-4

e) L5M5T-2

45. Si la siguiente expresión es dimensionalmente correcta, hallar x-3y:

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 62

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

F=BZA-YVX

Donde:F: presión B: fuerzaA: volumen V: longitud

a) -2b) -4c) 6d) 9e) 10

46. Sabiendo que la siguiente expresión es dimensionalmente correcta, encontrar las dimensiones de z.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 63

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

x.log(xt-yv)=Axyz

Donde: t: tiempo v: velocidadA: área

a) L3T2

b) L-1

c) L2

d) L2T-1

e) LM-2

47. La frecuencia (f) de oscilación de un péndulo simple depende de su longitud (L) y de la aceleración de la gravedad (g) de la localidad. Determinar una formula

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 64

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

empírica para la frecuencia. Nota:K es una constante de proporcionalidad numérica.

a) kLg2

b) kL/gc) kg/Ld) k√ g/Le) k√L/g

48. Se sabe que la velocidad de una onda mecánica en una cuerda es vibración depende dela fuerza llamada tensión (T), de la masa (m) y de la longitud (L) de la cuerda. Encontrar una fórmulaque permita hallar dicha velocidad.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 65

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

a) v=Tm2Lb) v=m√TL

c) v=√ mTL

d) v=√TLm

e)

f) v=√ mTL

49. En la siguiente expresión físicamente aceptable:

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

K t 2

R=1

Donde:

a: aceleración R:radio t: tiempo

“K” podría tomar dimensiones de:

a) longitudb) tiempoc) velocidadd) aceleracióne) adimensional

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 67

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

50. Determinar la formula física para la aceleración de un movimiento armonico simple si se comprueba que experimentalmente depende de una constante “4Π2”, de la frecuencia “f” y de la elongación “x”.

a) 4Π2fxb) 4Π2fx2

c) 4Π2f2xd) 4Π2f2xe) 4Π2fx-2

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 68

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

51. Para que la siguiente expresión física sea dimensionalmente homogénea. Determinar las dimensiones de “φ”.

sen(θ+ vt∅ )=0,5

Donde: v: velocidad t: tiempo Ø: angulo

a) 2b) Lc) LTd) L-1Te) LT-1

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

52. Si la ecuación de estado de un gas ideal que realiza un proceso isotérmico es:

P.V=k

Donde:P: presiónV: volumen del gas

¿Qué magnitud representa “k”?

a) Temperaturab) Numero de molesc) Velocidad mediad) Densidade) Energía

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

53. La Ley de Stockes de la fuerza de fricción en un un líquido viscoso es reposo esta dado por:

F = 9,6 π 2 K x R y V z

R: Radio de la esfera que se encuentra en el fluido, V: Velocidad media de la esfera.

K = ML^-1 T^-1

Calcular: T = πx + πy - 2πz

a) 4π b) 3π c)2 π d) π c) 0

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 71

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

54. En la siguiente formula física:

DW^2 X^2 V = A^2 m^−1 + Bgh

Donde:

x,h: Longitudes: Densidad, W: frecuencia, V: Volumen, m: Masa y

g: aceleración de la gravedad

Determinar que magnitud representa A/B

a) Velocidad b) Fuerza c) Aceleración d) Trabajo e) Energía

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 72

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

55. Si K=QA^2+FA

Donde:

Q: Gasto de agua (kg/s) y F: Fuerza

Determinar la unidad SI de la magnitud K.

a) Joule b) Watt c) Newton d) Pascal e) Weber

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 73

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

56. La ecuación de un péndulo está dada por:

T=2 π L^y g^x

Donde:

T: Tiempo

g: Aceleración de la gravedad

Determinar el valor de x.

a) ½ b) -½ c) 0 d) 1 e) -1

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 74

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

57. Determine las dimensiones de I en la siguiente ecuación:

E=1/2 Iω^2

Donde:

E: Energía

ω : se mide en rad/s

a) MLT^-2 b) ML^2 c) ML^-1 d) MLT^-4 e) ML-^2

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 75

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

58. Si la siguiente ecuación P=d^ X v^ Y F^Z

Donde:

P: Presión, v: Volumen, F: Fuerza, d: diámetro

Es dimensionalmente homogénea, hallar x + 3y.

a) -1 b) -3 c) -5 d) -2 e) -4

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 76

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

59. En la siguiente expresión:

P=2Ax^2 − 30BxSenθ – C / At^2 − 6BtCosθ + C

Donde:

A: Velocidad y t: tiempo

Hallar las dimensiones de “C” si es que la expresión es dimensionalmente homogénea.

a) LT

b) L^2T^2

c) L^-2^T2

d) L^-1T^-1

e) L^-2T^-2

60. Sabiendo que la expresión PV = nRT es dimensionalmente correcta.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 77

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

Siendo:

P: Presión, V: Volumen, n: Cantidad de sustancia, T: Temperatura

Se pide determinar las dimensiones de R.

a) L^2 M^-1 T^-2 θ-1 N-1

b) L^-2 MT^2 θ2

c) L^-1 MT^-2 θ-2

d) L^2 MT^-2 θ-1 N^-1

e) LM^-1 T^2 θ^2 N-1

61. ¿Cuál es la dimensión de A/B? de la expresión de volumen dada por:

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 78

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

V=3At^3 + B/3t

Donde: t: tiempo

a) T^-1 b) T^-3 c) T^5 d) T^-2 e) T^-4

62. De acuerdo a la Ley de Coulomb para la interacción de dos cargas eléctricas en el vacío, se verifica lo siguiente:

F= (1/4π ε0) (q1xq2/d^2)

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 79

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

Se pide encontrar las dimensiones de (ε0) que representa la permitividad eléctrica en el vacío.

a) L^-3 MT^-4I^-1

b) L^2 MT^-2 I^-2

c) L^-1 M^2 T^-2 I^-3

d) L^-3 M^-1 T^4 I^2

e) L^-4 M^-2 T^3 I^-1

63.Determinar la formula dimensional de “A” en la siguiente ecuación dimensionalmente correcta:

A=6.B .k−√π .C .K 3

Siendo:

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 80

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

B: Calor por unidad de masaC: Aceleración angular

a) L3T-2 b) L2T-2 c) LT-3

d) L-3T-2 e) L-2T

64.Si la ecuación dimensional:

10mv2sin (wy−θ )= 5 x .sin θ

3 y2cos θEs dimensionalmente correcta, determinar las dimensiones de x.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 81

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

Siendo:m: masa, v: velocidad, w: velocidad angular

a) L4M-2 b) L2M c) L4M-3

d) L-4M2 e) L-3M-2

65.Determinar las dimensiones de E, si E=xz/y2 sabiendo asimismo que la expresión:

d . v . log (mx/ t )= y . tan (θ+ ym / z )

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 82

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

Es dimensionalmente correcta, siendo:d: densidad, m: masa, v: velocidad, t: tiempo

a) L2MT-3 b) L2M-1T-3 c) L2M-1T2

d) L-3MT-1 e) L3M2T-2

66.Si la ecuación dada es dimensionalmente correcta.

(4 π ) y=Sx log ( axv

)

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 83

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

Donde:S: Área, a: aceleración, v: velocidad

Halle la ecuación dimensional de “y”.a) L2T-2 b) L2T

c) LT2 d) LT

d) LT-1

67.Se muestra una ecuación homogénea en donde B y C son magnitudes desconocidas, D es densidad. Hállese la ecuación dimensional de “S” en:

A tanθ=Bcosθ+CSD .sin θ

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 84

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

a) L3M b) LM3 c) L3M3

d) LM e) L-1M3

68.La ley de Hooke establece que la fuerza aplicada a un resorte elástico es directamente proporcional a su deformación(x). Hállese K en la ecuación:

F=K .xa) MT b) MT-1 c) MT-2

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN 85

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PROBLEMAS CONCEPTUALES Y ANALISIS DIMENCIONAL DINÁMICA

d) M-1T e) M-2T

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