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2 years ago

There is a rock sitting on top of a cliff that is 40 m high. The rock weighs 20 kg. What is the potential energy of the rock?

Physics

1 answer:

cricket20 [7]2 years ago

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Answer: 7840 joules

Explanation:

Given that:

Potential energy of rock = ?

Mass of rock = 20 kg

Height = 40 metres

Acceleration due to gravity g = 9.8m/s2

Recall that potential energy (P.E) is the energy possessed by an object at rest. So, for the rock at rest:

P.E = Mass x Acceleration due to gravity x height

= 20 kg x 9.8m/s2 x 40 metres

= 7840 joules

Thus, the potential energy of the rock is

7840 joules

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La carrera es importante por las siguientes razones principales

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b) Permite ser considerado como una persona respetable en la sociedad.

c) Es importante ya que también brinda la oportunidad de cumplir el sueño.

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$\frac{\Delta Q}{\Delta t} = -k \frac{A \Delta T}{x}$
where:
$\Delta Q$ is the heat exchanged
$\Delta t$ is the time interval
k is thermal conductivity of the material
A the surface where the exchange of heat occurs
$\Delta T$ the variation of temperature
x is the thickness of the material
We see that the heat flow rate $\frac{\Delta Q}{\Delta t}$ is linearly proportional to k, the thermal conductivity of the material. So, the larger k, the fastest the metal will cool.
If we have a look at the thermal conductivity of each metal, we find:
- Aluminium: 237 W/(mK)
- Copper: 401 W/(mK)
- Gold: 314 W/(mK)
- Platinum: 69 W/(mK)
Therefore, copper is the material with highest heat flow rate, so the metal which cools fastest.

Part 2) Which sample of copper demonstrates the greatest increase in temperature
To solve this part, we can have a look at how the amount of heat exchanged Q is related to the increase in temperature $\Delta T$ :
$Q=m C_S \Delta T$
where m is the mass and Cs the specific heat of the material. Re-arranging the formula, we get
$\Delta T= \frac{Q}{m C_s}$
therefore, we see that the increase in temperature is inversely proportional to the mass m. This means that the block that will show the largest increase in temperature is the block with the smallest mass, so the correct answer is A) 0.5 kg.

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Answer:

$s_e=\sqrt{\frac{2GM_e}{R_e^2}}$

Explanation:

In this case mechanical energy is conserved, which means that the sum of the initial kinetic energy and initial potential gravitational energy will be equal to the sum of the final kinetic energy and final potential gravitational energy:

$K_i+U_i=K_f+U_f$

Which in our case will be:

$\frac{mv_i^2}{2}+\frac{-GM_em}{r_i^2}=\frac{mv_f^2}{2}+\frac{-GM_em}{r_f^2}$

Which, since $v_i=0m/s$ , $r_i=infinity$ , $r_f=R_e$ , $v_f=s_e$ and canceling m means that:

$\frac{s_f^2}{2}=\frac{GM_e}{R_e^2}$

Solving for the final velocity we get:

$s_e=\sqrt{\frac{2GM_e}{R_e^2}}$

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Explanation:

Se descomponen los diferentes campos eléctricos sobre el punto P, en cuatro casos, cada uno correspondiente a un eje de coordenadas x(i) o y(j).

Campo eléctrico producido por una carga Q distribuida superficialmente “σ” en disco de radio R, sobre un punto “P” que está a una distancia “y” sobre su eje de simetría axial:

$E_{1} =k*2*\pi *\sigma *(1- \frac{y}{\sqrt{y^{2} +r^{2}}})$ Donde "k" es la constante de la ley de Coulomb, sigma (δ) es la densidad superficial, y es la distancia en el eje "y" en el que se encuentra el disco de P, y "r" es el radio del disco. También sabemos que el campo resultante tiene como dirección el eje negativo en y, que es (-j). Sustituyendo queda:

$E_{1} =(9*10^{9})*2*\pi *(8,5*10^{-6}) *(1- \frac{(2*10^{-2})}{\sqrt{(2*10^{-2})^{2} +(2*10^{-2} )^{2}}}) (-j)$

Entonces:

$E_{1} =1,41*10^{5} (-j) N/C$

Campo eléctrico producido por una carga Q distribuida linealmente “λ” a lo largo de una barra de longitud “L”, sobre un punto “P” que está a una distancia “d” sobre su eje de simetría longitudinal:

$E_{2}=\frac{k*\lambda*L}{d(L+d)}$ Donde "k" es la constante de la ley de Coulomb, "lambda" (λ) es la densidad lineal, "L" es la longitud de la línea, y "d" es la distancia entre el punto P y la línea. Sabemos también que el campo eléctrico resultante tiene como dirección el eje negativo en x, que es (-i).

Sustituyendo tenemos:

$E_{2}=\frac{(9*10^{9})*(0.5*10^{-6} )*(2*10^{-2})}{(2*10^{-2})((2*10^{-2})+(2*10^{-2}))} (-i)$

Entonces:

$E_{2}=1,13*10^{5}(-i) N/C$

Campo eléctrico resultante de una carga en un punto específico:

$E_{3}=\frac{k*|Q|}{r^{2} }$ Donde "k" es la constante de la ley de Coulomb, "Q" es el valor absoluto de la carga, y "r" es la distancia entre la carga y el punto P. Sabemos también que el campo eléctrico resultante tiene como dirección el eje positivo en y, que es (j).

Sustituyendo tenemos:

$E_{3}=\frac{(9*10^{9} )*(8*10^{-9} )}{(2*10^{-2})^{2} }(j)$

Entonces:

$E_{3}=1,8*10^{5}(j)N/C$

$E_{4}=\frac{k*\lambda}{d}$ Donde "k" es la constante de la ley de Coulomb, "lambda" es la densidad linear y "d" es la distancia entre la línea y el punto P. Sabemos también que el campo eléctrico resultante tiene como dirección el eje positivo en y, que es (i).

Sustituyendo tenemos:

$E_{4}=2,25*10^{5} (i)N/C$

Calcular el campo eléctrico resultante en cada eje:

Una vez que calculamos cada campo eléctrico resultante, debemos hacer las sumas algebraicas, recordando que cuando una fuerza va hacia arriba o hacia la derecha es positiva, y si va hacia abajo o hacia la izquierda es negativa.

$E_{x} = E_{4} -E_{2}$

$E_{x} = (2,25*10^{5})-(1,13*10^{5})$

$E_{x} = 1,12*10^{5} (i)N/C$

$E_{y} = E_{3} -E_{1}$

$E_{y} = (1,8*10^{5})-(1,41*10^{5})$

$E_{y} =3,9*10^{4} (j)N/C$

Calcular el campo eléctrico resultante:

Una vez que tenemos el campo eléctrico resultante en cada eje, podemos calcular el campo eléctrico resultante entre ellos, utilizando la tangente para calcular el ángulo resultante.

$Tng\alpha =\frac{E_{y}}{E_{x}}$

$Tng\alpha =\frac{(3,9*10^{4})}{(1,12*10^{5})}$

$Tng\alpha =0,35$

$\alpha =arctng(0,35)$

$\alpha =19,2$ °

$Sen\alpha =\frac{E_{y} }{E_{r}}$

$E_{r}=\frac{E_{y}}{Sen\alpha }$

$E_{r}=\frac{(3,9*10^{4})}{Sen(19,2)}$

$E_{r}=1,19*10^{5} N/C$

Calcular el valor de q:

Despejamos el valor de q a partir de la fórmula de aceleración que es:

$a=\frac{q*E}{m}$ sabiendo que "a" es la aceleración, "q" es el valor de la carga, "E" es el valor del campo eléctrico y "m" es el valor de la masa de la carga.

Despejando queda:

$q=\frac{a*m}{E}$

Sustituyendo queda:

$q=\frac{(6,25*10^{8})*(2,5*10^{-4})}{(1,19*10^{5})}$

Entonces, finalmente:

$q=1,31 C$

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2 years ago