Universidad del Turabo Escuela de Ciencias Naturales y Tecnología Examen III Física-215 Profesor: Santander Nieto Ramos, PhD

Transcripción

1 Universidad del Turabo Escuela de Ciencias Naturales y Tecnología Examen III Física-15 Profesor: Santander Nieto Ramos, PhD Nombre: Num Est. Fecha de entrega: Diciembre _ 1M Instrucciones 1. Este examen debe entregarlo la fecha indicada, puede consultar cualquier texto de física, Internet ó documental que le sea útil. Asegúrese de incluir las referencias correspondientes, en caso de un documental incluir el enlace.. En la solución de problemas debe mostrar todos los procedimientos hechos para obtener los resultados. 3. El plagio se penalizará con la eliminación de los puntos. Conteste las siguientes preguntas (1-10), 3 puntos c/u 1. De un ejemplo común que suceda diariamente, de los siguientes casos: a) Un objeto que tenga cero energía cinética rotacional pero que su energía cinética traslacional no sea cero. b) Un objeto que tenga cero energía cinética traslacional pero su energía cinética rotacional no sea cero. c) Un objeto que no tenga ni energía cinética rotacional ni traslacional. De un ejemplo de un sistema que no tenga torque neto, pero su fuerza neta no sea cero. 3. De un ejemplo de un sistema que tenga fuerza neta cero, pero que su torque neto no sea cero. 4. Que se necesita para modificar la velocidad de rotación de un objeto? Explique 5. Usted lava ventanas y, en vez de usar un elevador complicado, decide sólo apoyar una escalera contra una placa de vidrio grande. Utilice el concepto de la torsión para explicar por que aumenta la probabilidad de romper el vidrio cuanto mas alto asciende por la escalera. 6. Sam y Kelly cargan un escritorio. Sam tiene que ejercer una fuerza mucho mayor que Kelly para mantener nivelado el escritorio. El centro de la masa del escritorio está más cerca de Sam o de Kelly? Incorpore el concepto de la torsión para fijar su respuesta. 7. Dana y Loren cargan una viga de acero. Como se observa en la figura, Dana tiene la viga en el extremo, mientras que Loren no. Quién ejerce mayor fuerza sobre la viga? Justifique su respuesta con el concento de la torsión. 1

2 8. Un patinador sobre hielo extiende rápidamente sus brazos cuando gira sobre si mismo. Se conservará su energía cinética? Se conservara su energía mecánica? Se conservara su momento angular? (Desprecie la fricción en el intervalo de tiempo que tarda en extender los brazos.) Si alguna de estas magnitudes no se conserva diga si aumenta o disminuye. 9. Cómo determinaría el centro de masa de un automóvil? 10. Es posible cambiar el momento angular de un objeto sin cambiar su momento lineal? Si su respuesta es no, explique porque no. Si su respuesta es si, de un ejemplo específico. Resuelva los siguientes problemas (1-7), 10 puntos c/u 1. Los tres caros sobre una pistas de aire mostrados en la figura de abajo tienen masas, de 4m, m y m respectivamente. El carro que tiene más masa tiene una velocidad inicial de v 0 ; los otros dos carros están inicialmente en reposo. Todos los carros están equipados con resortes de tal forma de conseguir una colisión elástica. a) Hallar la velocidad final de cada carro. b) Verificar que la energía cinética final del sistema es igual a la energía cinética inicial.(asuma que la pista de aire tiene una longitud suficiente para permitir todas las colisiones)

3 . Un resorte (k = 00 N/m) está fijo en la parte superior de un plano inclinado sin fricción a un ángulo = 40º. Un bloque de 1.0 kg de masa es lanzado hacia arriba del plano, desde su posición inicial hasta una distancia d = 0.60 m, con una energía cinética inicial de 16 J. a) Cuál es la energía cinética del bloque al momento de comprimir el resorte 0.0 m? b) Con que energía cinética debe lanzarse el bloque hacia arriba del plano si se detiene después de comprimir el resorte 0.40 m? 3. El dibujo muestra un patinador que se mueve a 5.4 m/s a lo largo de una sección horizontal de una pista que se inclina hacia arriba por encima de la horizontal 48 o en su extremo, que está a 0,40 m por encima del suelo. Cuando ella sale de la pista, sigue el camino característico del movimiento de proyectiles. Haciendo caso omiso de la fricción y la resistencia del aire, encontrar la altura H máxima a la que se levanta por encima del extremo de la pista. 3

4 4. Un LP (del inglés Long Play) en un tocadiscos antiguo siempre gira a la misma velocidad angular. Con los CD, la situación es diferente. Para reproducir un CD correctamente, el punto en el CD donde el rayo láser incide debe tener una velocidad lineal v t = 1,5 m/s, como se muestra en la figura. a) A medida que el CD se reproduce desde el centro hacia fuera, su velocidad angular aumenta, disminuye o permanecer igual? Explique. b) Hallar la velocidad angular de un CD cuando el rayo láser está a,50 cm desde el centro. c) Repetir la parte b) para el haz de láser a 6,000 cm del centro. d) Si el CD se reproduce por 66,5 min, y el rayo láser pasa de,50 cm a 6,00 cm durante este tiempo, cuál es la aceleración angular media del CD? 5. El momento de inercia da una medida de la Resistencia de un objeto al cambiar su velocidad angular. La manera en que un jugador de béisbol aumenta su posibilidad de mover el bate rápidamente consiste en reducir el momento de inercia del bate, por ejemplo al agarrarlo más cerca de su centro de masa. a) Trate el bate como una varilla uniforme de masa M y longitud l, y considerando la rotación sobre un eje perpendicular a su longitud pasando por un punto situado a una distancia h de su extremo, demuestre que l I M ( lh h ) 3 b) Haga una gráfica de I frente a h desde cero hasta l/. Dibuje seis puntos y la curva que los une. 4

5 6. Los bloques mostrados en la figura de abajo están unidos entre sí por una cuerda de masa insignificante que pasa por una polea de radio de 0.50 m y momento de inercia I. el bloque sobre la pendiente sin fricción se mueve hacia arriba con una aceleración constante de.00 m/s. a) Determine T 1 y T, las tensiones en las dos partes de la cuerda, b) encuentre el momento de inercia de la polea. 7. Un niño de kg de masa se encuentra a mitad de camino entre el borde y el centro de la plataforma de un carrusel que gira libremente con una velocidad angular de 1.8 rad/s. a) Qué velocidad angular tendrá el carrusel cuando el niño se coloque en el borde de la plataforma? b) Cuánto cambiara la energía cinética del sistema (niño mas plataforma)? El radio de la plataforma es 3m, y su momento de inercia cuando esta vacía es 610 kg m. Desprecie la fricción del eje de la plataforma en el intervalo de tiempo que el niño tarda en moverse. 5