FÍSICA GENERAL I. Leyes de Newton. 1 Cuáles de los siguientes objetos están en equilibrio?

Transcripción

1 FÍSICA GENERAL I Ls d Nwton Cuáls d los siguints objtos stán n quilibrio? Un globo d hlio qu s ntin n l ir sin sndr ni dsndr b Un bol lnzd hi rrib undo s nuntr n su punto ás lto Un j qu s dsliz sin friión por un suprfii horizontl vloidd onstnt Argunt sus rspusts. Al volr n un vión d noh n ir trnquilo los psjros no tinn snsión d oviinto, unqu l vión v 800 k/h. Sin brgo, si un uto on ls vntnills tintds to un urv rrd 80k/h los psjros s dslizn hi un ldo. Cuál s l furz rl nt qu tú sobr los psjros n d so? b Por qué l snsión d oviinto s difrnt n d so? Argunt sus rspusts. Por qué l irr s sólo proxidnt un ro d rfrni inril? Considr dos prsons, A B, qu tirn n sntidos opustos d los xtros d un urd. Por l trr l d Nwton l furz qu A jr sobr B s l is qu l qu B jr sobr A Qué dtrin quién piz ovrs priro? Argunt su rspust. 5 Un jugdor d blonsto lnz un ltur d. n un slto vrtil sin rrr. Si ps 890 N sus pis trdron 0. s n sprrs dl sulo qué furz di plió sobr l piso?

2 6 Ls js d l figur stán sobr un suprfii horizontl sin friión. kg 6 kg F L ujr pli un furz horizontl F50 N l j d 6 Kg. Dibuj ls furzs qu tún sobr d j sobr l ujr b Qué gnitud tin l lrión d l j d 6 Kg? Cuál s l tnsión n l urd (d s insignifint) qu un ls js? 7 Un trn (un áquin ás utro vgons) tin un lrión positiv d gnitud. Si d vgón tin un s no tún furzs d friión sobr él, dig qu furz jr El otor sobr l prir vgón b El prir vgón sobr l sgundo El sgundo vgón sobr l trro d El trr vgón sobr l urto Cóo srín sts furzs si l lrión dl trn fus ngtiv d gnitud? 8 Un psdor s fotogrfí junto su prs qu pnd d un blnz d rsort sujt l tho d un snsor. Si l snsor tin un lrión sndnt d.5 s - l blnz r 60 N uánto ps n vrdd l pz? b En qué irunstnis rrá l blnz 0 N? Qué rrá l blnz si s rop l bl dl snsor?

3 9 Un ginst d s sub por un urd vrtil d s insignifint sujt l tho. Clul l tnsión n l urd si l ginst: sub rito onstnt b pnd inóvil d l urd sub l urd on un lrión d gnitud d bj por l urd on un lrión d gnitud 0 Un bl unifor d pso w pnd hi bjo sostnido n su xtro suprior por un furz hi rrib d gnitud w. Dig qué tnsión h n l bl n su xtro suprior, n su xtro infrior n su punto dio. Los bloqus d l figur stán unidos por un urd grus unifor d kg. Sobr l bloqu d 6 kg s pli un furz d 00 N hi rrib oo s ustr n l figur. 00 N 6 kg 5 kg kg Dibuj ls furzs qu tún sobr d uno d los bloqus sobr l urd indindo l urpo qu l jr b Qué lrión tin l sist? Qué tnsión h n l prt suprior n l prt di d l urd? Un objto d s stá n rposo n quilibrio n l orign. En t0 s pli un furz F(t)(k k )u x k tu dond k, k k son onstnts. Clul los vtors posiión vloidd n funión dl tipo. Si onoos F(t), l furz n funión dl tipo pr un oviinto rtilíno l sgund l d Nwton proporion (t). Podos ntons intgrr (t) pr obtnr v(t) x(t). Sin brgo, supong qu lo qu s ono s F(v). L furz nt sobr un urpo qu s uv sobr l j x s F Cv. Dustr qu l sgund l d Nwton pud sribirs oo Fv dv/dx us st xprsión pr dostrr qu x-x 0 (/C) ln(v 0 /v) b Dtrin v(t) r(t)

4 Dtrin l lrión d d bloqu d l figur n térinos d, g si no h friión n l sist. 5 El bloqu B d s B dsns sobr l bloqu A d s A, qu su vz stá sobr un s horizontl. El ofiint d friión inéti ntr A l s s l ofiint d friión státi ntr A B s. Un hilo qu ps por un pol sin s ni friión un l bloqu A on un bloqu C, qu ulg d uno d los xtros dl hilo. L figur ustr un squ d l situión Cuál s l vlor áxio d C d odo qu A B s dslin juntos undo l sist s libr dl rposo? B A C 6 Un j d s s lr rp rrib on un urd qu jr un tnsión. L rp for un ángulo on l horizontl l urd for un ángulo θ on l rp. El ofiint d friión inéti ntr l j l rp s. Dustr qu l lrión áxi ourr pr θrtg, pr ulquir vlor d, sipr undo l j sté sipr n ontto on l rp

5 7 Un bloqu d s s olo sobr un plno inlindo un ángulo ontdo un bloqu olgnt d s dint un ordl qu ps por un pol sin friión, tl oo s ustr n l figur. Los ofiints d friión ntr l bloqu l plno son. Dtrin l s pr qu l bloqu sub on rpidz onstnt un vz pusto n oviinto b bj on rpidz onstnt un vz pusto n oviinto En qué intrvlo d vlors d los bloqus prnn n rposo si prtn dl rposo? 8 En l figur ls ss stán ontds por un hilo ligro qu ps por un pol ligr sin friión B. El j d l pol stá unido por otro hilo ligro un s qu ps por un sgund pol ligr sin friión D. L pol D stá suspndid dl tho por su j dint l hilo. El sist s libr dl rposo. D B Dtrin l lrión d los bloqus ls pols lul ls tnsions n los hilos n funión d,, g b Obtng los vlors ntriors n l so prtiulr n qu

6 9 Dos bloqus d ss ntr los qu xist friión s piln oo s ustr n l figur s olon sobr un suprfii horizontl sin friión. S pli un furz d gnitud F l bloqu suprior forndo un ángulo por dbjo d l horizontl. F Clul l lrión d los bloqus si s uvn juntos b Dustr qu los bloqus s uvn juntos sólo si F ( os ( ) g ) sn dond s l ofiint d friión státi ntr los bloqus. 0 Un bloqu d s stá unido dint dos hilos un vrill vrtil qu gir oo s ustr n l figur. L tnsión n l hilo suprior s. l d l Qué tnsión h n l otro hilo? b Cuál s l vloidd ngulr dl sist? Pr qué vlor d l vloidd ngulr l tnsión n l hilo infrior s nul?

7 Un unt d un ollr pud dslizrs sin friión por un ro irulr uo rdio s R. El ro gir on un vloidd ngulr onstnt ω n torno un diátro qu tin un dirión vrtil. β Clul l ángulo β pr l qu l unt stá n quilibrio vrtil b Pud l unt ntnrs l is ltur qu l ntro dl ro? Un bloqu pquño d s s olo dntro d un ono invrtido qu gir sobr un j vrtil d odo qu l durión d un rvoluión s. Ls prds dl ono forn un ángulo β on l vrtil. El ofiint d friión státi ntr l bloqu l ono s. Si l bloqu db ntnrs un ltur h sobr l vérti dl ono uáls son los vlors áxio ínio d? Un bol s sostin n l posiión A d l figur por dio d dos hilos ligros. β β A B S ort l hilo horizontl l bol oinz osilr oo un péndulo. B s l punto ás l drh qu l bol lnz l osilr Cuál s l rzón ntr l tnsión dl hilo d soport n B su vlor n A nts d ortr l hilo horizontl?

8 S dj r un plot dsd un zot. El ir jr un furz d friión qu vrí dirtnt on l udrdo d l rpidz. Clul l dpndni d l vloidd on l tipo l vloidd trinl. 5 S lnz un ro hi bjo dntro dl gu on un rpidz g/k. Si l rlión ntr l furz d friión l vloidd d l ro s f-kv lul l rpidz d l ro n funión dl tipo su vloidd trinl. Soluions Ningun b El sist ligdo l vión s inril l sist ligdo l oh no s inril Porqu l irr rliz un oviinto qu s dbido l furz d trión grvittori dl Sol Ls furzs d rozinto 5 F di -58. u (N) 6 - g - g - g - F -F F roz g g g b 5 u x (s - ) 0 N

9 7 F u x b F b u x F u x d F d u x F - u x,, F b - u x, F - u x F d - u x 8 9 w-8 u (N) b -.68 u (s - ) F0 N g b g (g) d (g-) 0 s w, w/ i 0 F g g g b.5 u (s - ) s 0 N 9.5 N k t k k t k t k t 5 k k t 0 k t 6 v ux u r ux u b Cv 0 v x x0 ln t C C t v 0

10 x g g u u 5 ( )( ) b 6 7 ( ) sn os b ( ) sn os ( ) ( ) os sn os sn 8 0 B D g g g 9 x Fos u b 0 g d l ' b l g d l ω d g ω

11 g β ros ω R b No π htgβ snβ osβ htgβ snβ osβ π g osβ snβ g osβ - snβ A os β B g D Dg g D Fr Dv u v( t) th t u v u g k kt g k 5 v ( t) u v u