Ejercicios de Física

Transcripción

1 Ejercicios de Física Curso: 5 Año B Profesor: Alejandro Freytes Unidad N 1 Equilibrio 1. En los siguientes sistemas en equilibrio, los cuerpos pesan 200N. Calcula analíticamente en cada caso, la tensión de las cuerdas y la fuerza sobre el puntal. a) T 1 = 400N Puntal = 346,41N 1

2 3. Qué fuerza se necesita para levantar una roca que pesa 500 N, con la palanca que se observa en el dibujo. 4. Calcular los momentos resultantes en los tres casos para que los sistemas se mantengan en equilibrio. Pasar los resultados a Newton. Q=? Q=? Q=? Rta: a) 294,3N 5. Cuál es el peso que se debe colgar del punto x, para que el sistema se mantenga en equilibrio?. Rta: 5N 6. Calcular las tensiones de las cuerdas, sabiendo que el gimnasta pesa 85 Kg. Pasar a Newton. 2

3 7. Calcular el peso y la tensión de (B), sabiendo que la tensión de (A), es de 150 N. Peso Donde no se indique emplear g = 10 m/s ². 1) Cuál será el peso de un cuerpo en un lugar donde la aceleración de la gravedad es de 9,7969 m/s ², si en un lugar donde la gravedad es normal pesa 30 N?. Rta: 29,97 N 2) Determinar el peso de un cuerpo en un lugar donde g = 980,66 cm/s ², si por acción de una fuerza constante de 16 N, posee una aceleración de 8 m/s ². 3) A un cuerpo que pesa 50 N, se le aplica una fuerza constante de 10 N, determinar: a) Cuál es su masa?. b) Qué aceleración le imprime la fuerza?. Rta: 19,61 m/s ² Rta: a) 5 kg, b) 2 m/s ² 4) Un cuerpo de masa m = 10 kg está apoyado sobre una superficie horizontal sin rozamiento. Una persona tira una soga inextensible fija al bloque, en dirección horizontal, con una fuerza de 20 N. a) Analizar cuáles son los pares de acción y reacción en las intersecciones de la mano con la soga, la soga con el bloque, el bloque con la tierra y con el plano sobre el que está apoyado. b) Calcular la aceleración del bloque, suponiendo despreciable la masa de la soga. 5) En el sistema de la figura, la fuerza aplicada a la cuerda AB es de 40 N, el cuerpo pesa 50 N. Despreciando el rozamiento, determinar: a) El módulo de la fuerza de vínculo (reacción del plano). Rta: b) 2 m/s ² 3

4 b) El módulo de la aceleración del cuerpo puntual. Rta: a) 25,93 N, b) 6,39 m/s ² 6) Un cuerpo de masa m = 60 kg está apoyado sobre un plano de inclinación 37, como muestra la figura. La intensidad de la fuerza F que ejerce la soga AB es de 500 N. Despreciando el rozamiento, calcular el módulo de la aceleración del bloque. Rta: 0,637 m/s ² 7) Dos bloques están en contacto como muestra la figura, sobre una mesa. Se aplica una fuerza horizontal constante de 3 N. Si m 1 = 2 kg y m 2 = 1 kg, despreciando el rozamiento calcular: a) La aceleración que adquiere el sistema. b) La fuerza de interacción entre ambos cuerpos. Responder: 1) Cuál es la unidad de masa en el SIMELA?. 2) Cómo enuncia el principio de masa?. 3) El peso es una constante o una variable del cuerpo?. 4) Defina el Newton. 5) Enuncia el principio de acción y reacción. Respuesta: a) 1 m/s ² b) 2 N y -1 N Unidad N 2 Ejercicios de Cinemática MRU (Movimiento rectilíneo uniforme) Problema n 1) Pasar de unidades las siguientes velocidades: a) de 36 km/h a m/s. b) de 10 m/s a km/h. c) de 30 km/min a cm/s. 4

5 d) de 50 m/min a km/h. Problema n 2) Un móvil recorre 98 km en 2 h, calcular: a) Su velocidad. b) Cuántos kilómetros recorrerá en 3 h con la misma velocidad?. Problema n 3) Se produce un disparo a 2,04 km de donde se encuentra un policía, cuánto tarda el policía en oírlo si la velocidad del sonido en el aire es de 330 m/s? Problema n 4) La velocidad de sonido es de 330 m/s y la de la luz es de km/s. Se produce un relámpago a 50 km de un observador. a) Qué recibe primero el observador, la luz o el sonido?. b) Con qué diferencia de tiempo los registra?. Problema n 5) Cuánto tarda en llegar la luz del sol a la Tierra?, si la velocidad de la luz es de km/s y el sol se encuentra a km de distancia. Problema n 6) Un auto de fórmula 1, recorre la recta de un circuito, con velocidad constante. En el tiempo t 1 = 0,5 s y t 2 = 1,5 s, sus posiciones en la recta son x 1 = 3,5 m y x 2 = 43,5 m. Calcular: a) A qué velocidad se desplaza el auto?. b) En qué punto de la recta se encontraría a los 3 s?. Problema n 7) Cuál será la distancia recorrida por un móvil a razón de 90 km/h, después de un día y medio de viaje?. Problema n 8) Cuál es el tiempo empleado por un móvil que se desplaza a 75 km/h para recorrer una distancia de m? Problema n 9) Qué tiempo empleará un móvil que viaja a 80 km/h para recorrer una distancia de 640 km? Problema n 10) A cuántos m/s equivale la velocidad de un móvil que se desplaza a 72 km/h? Problema n 11) Un móvil viaja en línea recta con una velocidad media de cm/s durante 9 s, y luego con velocidad media de 480 cm/s durante 7 s, siendo ambas velocidades del mismo sentido: a) cuál es el desplazamiento total en el viaje de 16 s?. b) cuál es la velocidad media del viaje completo?. 1 m/s = 100 cm/s Problema n 12) Resolver el problema anterior, suponiendo que las velocidades son de distinto sentido. Problema n 13) En el gráfico, se representa un movimiento rectilíneo uniforme, averigüe gráfica y analíticamente la distancia recorrida en los primeros 4 s. 5

6 Problema n 14) Un móvil recorre una recta con velocidad constante. En los instantes t 1 = 0 s y t 2 = 4 s, sus posiciones son x 1 = 9,5 cm y x 2 = 25,5 cm. Determinar: a) Velocidad del móvil. b) Su posición en t 3 = 1 s. c) Las ecuaciones de movimiento. x = V.t + Δx x = 4 (cm/s).t + 16 cm d) Su abscisa en el instante t 4 = 2,5 s. x 4 = (4 cm/s).t 4 + 9,5 cm e) Los gráficos x = f(t) y v = f(t) del móvil. Problema n 15) Una partícula se mueve en la dirección del eje x y en sentido de los x > 0. Sabiendo que la velocidad es 2 m/s, y su posición es x 0 = -4 m, trazar las gráficas x = f(t) y v = f(t). v = 2 m/s x 0 = -4 m Pregunta n 1) Cuál de los dos movimientos representados tiene mayor velocidad?, por qué? 6

7 El movimiento 1 es el más rápido (teniendo en cuenta que se comparan en la misma gráfica). Porque v = x/t Para el caso 1: v 1 = x 1/t 1 Para el caso 2: v 2 = x 2/t 2 Para compara hacemos t = t 1 = t 2. Entonces para un mismo lapso de tiempo notamos que x 1 > x 2. Movimiento uniformemente variado. Acelerado y retardado: Problema n 1) Un cohete parte del reposo con aceleración constante y logra alcanzar en 30 s una velocidad de 588 m/s. Calcular: a) Aceleración. b) Qué espacio recorrió en esos 30 s?. Rta: a = 19,6 m/s ², x = 8820 m Problema n 2) Un móvil que se desplaza con velocidad constante aplica los frenos durante 25 s y recorre 400 m hasta detenerse. Calcular: a) Qué velocidad tenía el móvil antes de aplicar los frenos?. b) Qué desaceleración produjeron los frenos?. Rta: v 0 = 32 m/s, a = -1,28 m/s ² Problema n 3) Cuánto tiempo tardará un móvil en alcanzar una velocidad de 60 km/h, si parte del reposo acelerando constantemente con una aceleración de 20 km/h ²? Rta: t = 3 h Problema n 4) Un móvil parte del reposo con una aceleración de 20 m/s ² constante. Calcular: a) Qué velocidad tendrá después de 15 s?. b) Qué espacio recorrió en esos 15 s?. Problema n 5) Un auto parte del reposo, a los 5 s posee una velocidad de 90 km/h, si su aceleración es constante, calcular: a) Cuánto vale la aceleración?. b) Qué espacio recorrió en esos 5 s?. c) Qué velocidad tendrá los 11 s? 7

8 Problema n 6) Un motociclista parte del reposo y tarda 10 s en recorrer 20 m. Qué tiempo necesitará para alcanzar 40 km/h?. Problema n 7) Un móvil se desplaza con MUV partiendo del reposo con una aceleración de km/h ², calcular: a) Qué velocidad tendrá los 10 s? b) Qué distancia habrá recorrido a los 32 s de la partida?. c) Representar gráficamente la velocidad en función del tiempo. Problema n 8) Un automóvil parte del reposo con una aceleración constante de 30 m/s ², transcurridos 2 minutos deja de acelerar y sigue con velocidad constante, determinar: a) Cuántos km recorrió en los 2 primeros minutos?. b) Qué distancia habrá recorrido a las 2 horas de la partida?. Problema n 9) Se cronometra un auto que recorre 100 m en 4 seg. Si el automóvil se desplaza con una aceleración constante y su velocidad final es de 72 Km/h. a) Calcular el valor de la aceleración. b) Calcular el espacio recorrido a los 6 segundos, si sigue acelerando de manera constante. c) Realizar el gráfico de espacio en función del tiempo. R: a) 12,5 m/s 2 b) 225 m Problema n 10) Un móvil se desplaza con una velocidad de 20 m/s, repentinamente se aplican los frenos hasta detenerse, demorando 8 segundos. Calcular: a) La desaceleración provocada. b) La distancia empleada para detenerse. Problema n 11) El siguiente gráfico representa la velocidad de un móvil en función del tiempo. De acuerdo al mismo determinar: a) El espacio total recorrido. b) Las aceleraciones en los distintos intervalos. 8

9 V (m/s) t (s) Problema n 12) Un tren viaja a una velocidad de 20 m/s y repentinamente aplica los frenos, disminuyendo la velocidad a 5 m/s, en 12 seg. Calcular: a) Desaceleración del mismo. b) Distancia de frenado. c) Realizar un gráfico v/t. Encuentro Problema n 1) Dos puntos A y B están separados por una distancia de 100 m. En un mismo momento pasan dos móviles, uno desde A hacia B y el otro desde B hacia A, con M.R.U., de tal manera que uno de ellos tarda 2 s en llegar al punto B y el otro 1,5 s en llegar al punto A.. Hallar: a) El punto de encuentro. b) El instante del encuentro. El gráfico: Problema n 2) Resolver el problema anterior, suponiendo que el primer móvil partió 0,1 s antes que el otro. Problema n 3) Se tira una bolita A con una velocidad de 10 m/s y en el mismo momento pero, 5 m más adelante, se tira una bolita B con una velocidad de 8 m/s. a) Cuánto tiempo después la bolita A pasa a la B?. b) A qué distancia de la posición inicial de la bolita B?. Problema n 4) En el semáforo de una avenida de doble mano se cruzan un colectivo con una velocidad constante de 40 km/h y un camión con una velocidad constante de 45 km/h. Cuánto tiempo transcurrirá para que se encuentren a 30 cuadras de distancia uno del otro?. Problema n 5) Dos ciclistas pasan al mismo tiempo por un punto con velocidades constantes: 30 km/h y 15 km/h. Qué distancia los separará luego de 2 minutos?. 9

10 Problema n 6) Sale un avión de A hacia B con una velocidad constante de 500 km/h, al mismo tiempo otro avión con la misma dirección pero en sentido contrario despega con velocidad constante de 300 km/h. Si los puntos A y B están separados 1000 km, calcular: a) Cuánto tiempo tardarán en cruzarse?. b) A qué distancia de A lo lograrán?. Problema n 7) Un barco zarpa de A con destino a B con una velocidad de 80 km/h, luego de 3 horas otro sale de B con el mismo sentido que el primero pero, con una velocidad de 50 km/h, si la distancia entre A y B es de 500 km, calcular: a) Cuánto tiempo después que zarpó el segundo se encontrarán?. b) A qué distancia de B?. Rta: t EB = 8 h 40 min, d EB = 433,33 km Problema n 8) Un motociclista pasa por un semáforo con velocidad constante de 50 km/h, en el mismo momento un camión pasa por el mismo lugar y con igual sentido a una velocidad constante de 80 km/h, cuánto tiempo después estarán separados por 300 m?. Rta: t = 36 s 10