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Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 1 “MOVIMIENTO PARABÓLICO”
“Lanzamiento de proyectil”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Resuelva el siguiente problema
Un proyectil es lanzado al aire desde el suelo. A una altura de 10 m, se observa que su
velocidad es de v= 6.5i + 4.2 j en metros por segundo. a) ¿A qué altura máxima se eleva el
proyectil? b) ¿Qué distancia horizontal recorre? ¿Cuáles son c) la magnitud y d) la dirección
de la velocidad del proyectil justo antes de que regrese al suelo?
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 1 “MOVIMIENTO PARABÓLICO”
“Banda transportadora”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Resuelva el siguiente problema
Se usa una banda transportadora para mover arena de un lugar a otro en una fábrica. El
transportador está inclinado en un ángulo de 20 ° de la horizontal, y la arena se mueve sin
fricción en la banda a una velocidad de 13 m/s. La arena se recolecta en un recipiente grande
que está 3.00 m debajo del extremo de la banda transportadora. Determine la distancia
horizontal entre el extremo de la banda transportadora y la boca del recipiente recolector para
que la arena caiga sobre el recipiente y no en el suelo.
3m
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 2 “MOVIMIENTO COMBINADO DE
TRASLACIÓN Y ROTACIÓN”
“Máquina de vapor”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones:
a) Conteste en la tabla las variables cinemáticas que describen el movimiento traslacional y
cuales al movimiento rotacional
Variable
Posición
Desplazamiento
Velocidad
Aceleración
Movimiento de traslación
Movimiento de rotación
Relaciones entre las variables lineales y angulares
Longitud de arco en función del desplazamiento angular:
Rapidez lineal en función con la rapidez angular :
Aceleración tangencial en función de la aceleración angular :
Aceleración radial (centrípeta) en función de la velocidad angular y lineal:
b) enliste las ecuaciones que describen el movimiento rotacional y las correspondientes al
movimiento lineal
Movimiento de traslación (dirección fija)
con aceleración constante
Movimiento de rotación (eje fijo) con
aceleración angular constante
c) Resuelva el siguiente problema: El volante de una máquina de vapor gira con una
velocidad angular constante de 150 rev/min. Cuando se cierra el vapor, la fricción de los
cojinetes y del aire detiene el volante en 2.2 h. a) ¿Cuál es la aceleración angular constante,
en rad/s2, del volante durante la reducción de velocidad? b) ¿Cuántas rotaciones(vueltas)
efectúa el volante antes de detenerse, exprese su resultado en radianes y revoluciones? c) En
el instante en que la rueda gira a 75 rev/min, ¿Cuál es la componente tangencial de la
aceleración lineal de una partícula del volante que está a 50 cm del eje de rotación?
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 2 MOVIMIENTO COMBINADO TRASLACIÓN
Y ROTACIÓN
“La podadora”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones:
a) Conteste en la tabla las variables cinemáticas que describen el movimiento traslacional y
cuales al movimiento rotacional
Variable
Posición
Desplazamiento
Velocidad
Aceleración
Movimiento de traslación
Movimiento de rotación
Relaciones entre las variables lineales y angulares
Longitud de arco en función del desplazamiento angular:
Rapidez lineal en función con la rapidez angular :
Aceleración tangencial en función de la aceleración angular :
Aceleración radial (centrípeta) en función de la velocidad angular y lineal:
b) enliste las ecuaciones que describen el movimiento rotacional y las correspondientes al
movimiento lineal
Movimiento de traslación (dirección fija)
con aceleración constante
Movimiento de rotación (eje fijo) con
aceleración angular constante
c) Resuelva el siguiente problema: Considere una cuchilla de podadora de césped de 50
cm de longitud que gira alrededor de su centro a 3500 rpm. a) Calcule la rapidez lineal de la
punta de la cuchilla. b) Si en el manual de uso de la cuchilla se especifica por reglamento de
seguridad que la cuchilla se puede detener en 3.2 s,¿ qué aceleración angular mínima
cumplirá este requisito? (Suponer aceleración angular constante) en rad/s2.
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Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 2 MOVIMIENTO COMBINADO TRASLACIÓN
Y ROTACIÓN
“El neumático”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones:
a) Conteste en la tabla las variables cinemáticas que describen el movimiento traslacional y
cuales al movimiento rotacional
Variable
Posición
Desplazamiento
Velocidad
Aceleración
Movimiento de traslación
Movimiento de rotación
Relaciones entre las variables lineales y angulares
Longitud de arco en función del desplazamiento angular:
Rapidez lineal en función con la rapidez angular :
Aceleración tangencial en función de la aceleración angular :
Aceleración radial (centrípeta) en función de la velocidad angular y lineal:
b) enliste las ecuaciones que describen el movimiento rotacional y las correspondientes al
movimiento lineal
Movimiento de traslación (dirección fija)
con aceleración constante
Movimiento de rotación (eje fijo) con
aceleración angular constante
c) Resuelva el siguiente problema
Un auto acelera uniformemente desde el reposo y alcanza una rapidez de 25 m/s en 9 s. El
diámetro de un neumático de este auto es de 22.83 in.
a) ¿Cuál es la rapidez angular final de un neumático en revoluciones por segundo y en
radianes por segundo?
b) Encuentre el número de revoluciones del neumático durante este movimiento del
auto.
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Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 3 “APLICACIONES DE LAS LEYES DE
NEWTON”
“El plano inclinado”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Indicaciones: Resolver el siguiente problema asignando arbitrariamente el valor de la masa
del bloque. Realizar un diagrama de cuerpo libre graficando todas las fuerzas de interacción
sobre el bloque, conteste si influye la masa del bloque en alguno de los cálculos que realizó.
PROBLEMA:
Un bloque de _____ kg parte del reposo en la parte superior de una pendiente de 30⁰ y se
desliza 2 m hacia abajo en 1.5 s. Encontrar:
a)
b)
c)
d)
La magnitud de la aceleración del bloque
El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano
La fuerza de fricción que actúa sobre el bloque
La rapidez del bloque después de que se ha deslizado los 2 m
D.C.L.
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Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 3 “APLICACIONES DE LAS LEYES DE
NEWTON”
“Auto sin frenos”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Resolver el siguiente el problema:
Un auto sin ABS (Antilock Brake System, sistema de frenos antibloqueo) se desplaza a
20 m/s cuando el conductor pisa el freno para hacer una parada repentina. El coeficiente
de fricción cinética entre los neumáticos y el camino es de 0.430 ( y el de fricción estática
es de 0.550).
a) ¿Cuál fue la aceleración del auto desde que empieza a frenar hasta que se detiene?
b) ¿Qué distancia recorrió el auto antes de detenerse?
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Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 3 “APLICACIONES DE LAS LEYES DE
NEWTON”
“El nanoalambre”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Resuelva el problema
Un nanoalambre es una estructura (casi) unidimensional, con un diámetro del orden de unos
pocos nanómetros. Suponga que un nanoalambre de 100.0 nm de longitud hecho de silicio
puro ( densidad del Si = 2.33 g/cm3) tiene un diámetro de 5.00 nm. Este nanoalambre está
fijado por la parte superior y cuelga en forma vertical debido a la fuerza de gravedad.
a) ¿Cuál es la tensión del alambre?
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Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 3 “APLICACIONES DE LAS LEYES DE
NEWTON”
Diagrama de Fuerzas y Leyes de Newton
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones:
1) Dos personas tratan de mover una caja, como se muestra en la figura. Una persona empuja
la caja por detrás y la otra la toma mediante una cuerda atada a la caja que forma un ángulo
de 25° con la horizontal. La caja está sobre una superficie horizontal con fricción.
a) Realice un listado de los cuerpos que interaccionan con la caja.
b) Represente en forma vectorial todas las fuerzas que actúan sobre la caja relacionadas con
los interacciones listadas anteriormente, indicando la dirección y sentido en que actúa cada
una.
c) Realice un diagrama de cuerpo libre de la situación descrita.
Jhony
Peter
Objeto de estudio: ___________________
Cuerpos con los
que interacciona
Nombre de las Símbolo
Fuerzas
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 3
Diagrama de Fuerzas y Leyes de Newton
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones:
1) Dos personas tratan de mover una caja, como se muestra en la figura. Una persona empuja
la caja por detrás y la otra la toma mediante una cuerda atada a la caja. La caja está sobre una
superficie horizontal con fricción.
a) Realice un listado de los cuerpos que interaccionan con la caja.
b) Represente en forma vectorial todas las fuerzas que actúan sobre la caja relacionadas con
los interacciones listadas anteriormente, indicando la dirección y sentido en que actúa cada
una.
c) Realice un diagrama de cuerpo libre de la situación descrita.
Archie
Tony
Objeto de estudio: ___________________
Cuerpos con los
que interacciona
Nombre de las Símbolo
Fuerzas
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 5 “TRABAJO Y ENERGÍA”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Resuelva el siguiente problema, el Maestro le indicará que caso tomar.
CASO I.- Sin fricción
a) ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza horizontal F= 100 N sobre el bloque de 20 kg de la
figura, cuando la fuerza empuja el bloque 5.00 m hacia arriba por el plano sin fricción
inclinado 30 °? b)¿Cuánto trabajo es efectuado por la fuerza de la gravedad sobre el
bloque durante este desplazamiento? c) Cuánto trabajo es realizado por la fuerza
normal? d) Suponiendo que el bloque parte del reposo, ¿cuál es la rapidez del bloque
después de este desplazamiento?
CASO II.- Con fricción. Resuelva el problema anterior pero ahora considerando la fricción
en el plano inclinado con coeficiente de µk= 0.10
100 N
20 kg
18 kg
30°
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 5 “TRABAJO Y ENERGÍA”
“Fuerzas en un plano y el trabajo”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Resuelva el siguiente problema
Un bloque de 5 kg es empujado 9 m hacia arriba sobre una rampa inclinada 35°, usando una
fuerza horizontal de 80 N. Si la rapidez inicial del bloque es de 3.5 m/s hacia arriba del plano,
calcule a) la energía cinética inicial del bloque; b) el trabajo realizado por la fuerza de 80 N
sobre el bloque; c) el trabajo realizado por la fuerza de gravedad; d) el trabajo efectuado por
la fuerza normal; e) la energía cinética final del bloque.
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 6 “ENERGÍA Y CANTIDAD DE
MOVIMIENTO”
“Conservación de la cantidad de movimiento”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Conteste la pregunta siguiente; justifique su respuesta y resuelva el problema
PREGUNTA: Se dice que en tiempos lejanos un hombre muy rico se quedó aislado con una
bolsa de monedas de oro sobre la superficie de un lago congelado y murió congelado. Como
el hielo no tenía fricción, él no pudo empujarse hacia la orilla. ¿Qué podría haber hecho para
salvarse, si no hubiese sido tan avaro?
PROBLEMA: Un bloque de 2.5 kg se desliza a lo largo de una mesa sin fricción a 7 m/s
hacia un segundo bloque (en reposo) de masa 4.5 kg. Un resorte, que obedece la ley de
Hooke y tiene una constante k= 900 N/m, está unido al segundo bloque de tal manera que
será comprimido al ser golpeado por el bloque en movimiento. a) ¿Cuál será la compresión
máxima del resorte? ,b) ¿Cuáles serán las velocidades finales de los bloques después de la
colisión?, c) ¿Qué tipo de colisión es?, compruebe su respuesta mediante la conservación de
la energía
2.5 kg
4.5 kg
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 7 “DOS MÉTODOS DE SOLUCIÓN”
“Con Newton y otro”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Use el teorema del trabajo-energía para resolver los siguientes problemas. Utilice las leyes
de Newton para comprobar sus respuestas. Ignore la resistencia del aire en todos los casos.
a) Una rama cae desde la parte superior de un viejo roble de 90 m de altura, partiendo
del reposo ¿Con qué rapidez se mueve cuando llega al suelo?.
b) Un volcán expulsa una roca directamente hacia arriba 0.5 k m en el aire. ¿Con qué
rapidez se movía la roca justo al salir del volcán?
c) Una esquiadora que se desplaza a 5.00 m/s llega a una zona de nieve horizontal,
áspera y larga, cuyo coeficiente de fricción cinética con los esquíes es de 0.220. ¿Qué
tan lejos viaja ella sobre esta zona antes de detenerse?.Suponga que la zona áspera
del inciso anterior solo tiene 2.90 m de longitud. ¿Con qué rapidez se movería la
esquiadora al llegar al extremo de dicha zona?
d) En la base de una colina congelada sin fricción que se eleva a 25.0° sobre la
horizontal, un trineo tiene una rapidez de 12.0 m/s hacia la colina. ¿A qué altura
vertical sobre la base llegará antes de detenerse?
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA UTI CINEMÀTICA
“Diseñador de páginas web”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Un diseñador de páginas Web crea una animación en la que un punto en una pantalla de
computadora tiene una posición r = [4.0 cm + (2.5 cm/s2 t2 ]i + (5.0 cm/s)t j.
a) Determine la magnitud y dirección de la velocidad media del punto entre t = 0 y t = 2.0 s.
b) Calcule la magnitud y dirección de la velocidad instantánea en t = 0, en t = 1.0s y en t =
2.0s. c) Dibuje la trayectoria del punto de t=0 a t = 2.0 s, y muestre las velocidades calculadas
en el inciso b).
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA UT III PRINCIPIOS DE CONSERVACIÒN
“Interpretación geométrica del trabajo que realiza una fuerza”
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Las gráficas de la figura describen el movimiento unidimensional de un sistema de 7.00 kg
durante un intervalo de 4.00 s. En cada caso, ¿cuál es el trabajo que efectúa sobre el sistema
la fuerza total que actúa sobre él durante el intervalo?
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA UTIII PRINCIPIOS DE CONSERVACIÓN
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Encierre la respuesta que considere correcta
1) En muchas películas viejas del Oeste, un bandido es empujado tres metros hacia atrás
después de que un sheriff le da un tiro. ¿Cuál afirmación describe mejor lo que le
sucedió al sheriff después de que disparó su pistola?
a) Quedó en la misma posición
b) Fue empujado hacia atrás uno o dos pasos
c) Fue empujado hacia atrás aproximadamente 3 metros
d) Fue empujado hacia atrás ligeramente
e) Fue empujado hacia arriba
2) Para una colisión totalmente elástica entre dos cuerpos, ¿Cuál de los siguientes
enunciados es verdadero?
a) Se conserva la energía mecánica total
b) Se conserva la energía cinética total
c) Se conserva el total de la cantidad de movimiento lineal
d) Se conserva la cantidad de movimiento lineal de cada uno de los objetos
3) Para una colisión totalmente inelástica entre dos cuerpos, ¿Cuál de los siguientes
enunciados es verdadero?
a) Se conserva la energía mecánica total
b) Se conserva la energía cinética total
c) Se conserva el total de la cantidad de movimiento lineal
d) La cantidad de movimiento lineal después de la colisión es siempre cero
e) El total de la energía cinética después de la colisión no puede ser cero
4) Se utiliza un péndulo balístico para medir la velocidad de una bala disparada desde
un cañón. La masa de la bala es 50 g y la masa del bloque es 20 kg. Cuando la bala
golpea al bloque, la masa combinada se eleva una distancia vertical de 5 cm.¿Cuál
era la velocidad de la bala cuando golpeó al bloque?
a) 397 m/s
b) 426 m/s
c) 457 m/s
d) 479 m/s
e) 503 m/s
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA UTIII PRINCIPIOS DE CONSERVACIÓN
Trabajo y Energía
Nombre: ____________________________________________Matrícula:_____________
Hora de clase: ____
Fecha: ____________________
Instrucciones: Resuelva el siguiente problema.
En la escena de un accidente sobre un camino horizontal, los investigadores midieron que las
marcas de derrape de un automóvil tenían 98 m de longitud. Era un día lluvioso y se estimó
que el coeficiente de fricción era de 0.38. Use estos datos para determinar la rapidez del
automóvil cuando el conductor pisó (y bloqueó) los frenos. (¿Por qué la masa del automóvil
no afecta el resultado?)
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA UTIII PRINCIPIOS DE CONSERVACIÓN
Trabajo y Potencia
Nombre: _________________________________________ Matrícula: _______________
Hora de clase: ____________
Fecha: ________________
Instrucciones: Resuelva el siguiente problema.
Algunas compañías generadoras de energía eléctrica usan agua para almacenar energía. El
agua se bombea utilizando dispositivos de turbina reversible desde un depósito bajo a otro
depósito alto. Si se desea almacenar la energía producida en 1.0 hora por una planta de
energía eléctrica de 180MW,¿Cuántos metros cúbicos de agua tendrán que bombearse del
depósito bajo al alto? Suponga que el depósito superior está a 380 m por arriba del inferior,
y que podemos ignorar el pequeño cambio en las profundidades de cada depósito. El agua
tiene una masa de 1.0 x 10 3 kg por cada 1.0 m3.
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Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 9 “PROYECTO INTEGRADOR”
Proyecto de Dinámica de Rotación
Un generador eólico pequeño tiene una turbina con 3 aspas de fibra de
vidrio, de alta densidad (ρ= 1600 kg/m3).Cada aspa tiene forma de un
paralelepípedo sólido rectangular de 2.5 m de largo y 0.0014 m2 de área de
su sección transversal. Las aspas están unidas al eje que tiene forma de
cilindro de 0.1 m de radio y que constituye el eje de la turbina, que la une
al generador. Cada aspa está unida en su extremo al centro del eje. El eje
está construido de acero (ρ= 7.5 x10 3 kg/m3) y tiene un largo de 2 m. El
problema es que si la velocidad del viento es muy alta el generador debe ser
detenido, pues de lo contrario se puede destruir.
Usted debe realizar los cálculos para proponer la mecánica de un dispositivo
de emergencia para detener la turbina en 60s, que actúe cuando se oprima
el botón de parada de emergencia, ante la presencia de viento de gran
velocidad para ello debe calcular el momento de inercia de toda la turbina,
con el eje incluido y calcular el torque que debe aplicar el dispositivo de
emergencia, para detenerla. Considere que la turbina estará girando a unos
2.6 rad/s.
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
Academia de Física I FIME-UANL
ACTIVIDAD FUNDAMENTAL # 9 “PROYECTO INTEGRADOR”
Proyecto de Dinámica de Rotación
Un disco para computadoras consiste en una estructura con forma de
cilindro, de aproximadamente 10 cm de radio y un alto de 3 cm. El disco
debe girar a alta velocidad para una lectura rápida de los datos conservados
en él, de manera que los puntos de la superficie del disco alcanzan
velocidades lineales de 80 m/s, en operación normal. Suponiendo que el
disco está en reposo y comienza a girar para efectuar alguna operación
(lectura o escritura de datos) debe alcanzar la velocidad de operación en
menos de 50 ms. A usted le encargaron calcular la torca que debe aplicar el
motor, que mueve al disco, para que logre realizar el giro del disco duro, con
estas condiciones. Suponga el disco como un cilindro macizo de aluminio
(ρ= 2.7 x 103 kg/m3) con las dimensiones ya señaladas.
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS ENERO-JUNIO 2017
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