Centro de Estudios de Bachillerato 4/1 Maestro Moisés Sáenz Garza Segundo Examen Parcial. Temas Selectos de Física I. Grupo: Fecha: Firma:

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1 Centro de Estudios de Bachillerato 4/1 Maestro Moisés Sáenz Garza Segundo Examen Parcial Temas Selectos de Física I Atividades para preparar Portafolio de evidencias Elaboro: Enrique Galindo Chávez. Nombre: Grupo: Fecha: Firma: Instrucciones: Lee cuidadosamente las instrucciones de cada reactivo. Justifica matemáticamente tus respuestas. 1. Halle los componentes x y y de (a) un desplazamiento de 200 km a 34º, (b) una velocidad de 40 km/h a 120º y (c) una fuerza de 50 N a 330º. 2. Un río fluye hacia el sur a una velocidad de 20 km/h. Una embarcación desarrolla una rapidez máxima de 50 km/h en aguas tranquilas. En el río descrito, la embarcación avanza a su máxima velocidad hacia el oeste. Cuáles son la velocidad y la dirección resultantes de la embarcación? 3. Un niño intenta levantar a su hermana del pavimento. Si la componente vertical de su empuje F tiene una magnitud de 110 N y la componente horizontal una magnitud de 214 N, cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza F? 4. Una fuerza horizontal de 40 N apenas es suficiente para impulsar un trineo vacío de 600 N sobre nieve compacta. Después de iniciar el movimiento se requieren tan sólo 10 N para mantener el trineo a rapidez constante. Halle los coeficientes de fricción estática y cinética. 5. Un trineo de 200 N se desliza sobre una superficie horizontal a velocidad constante, por una fuerza de 50 N cuya dirección forma un ángulo de 28º por debajo de la horizontal. Cuál es el coeficiente de fricción cinética en este caso? 6) Si se tira de los extremos de una cuerda en equilibrio con dos fuerzas iguales y de dirección opuesta, por qué la tensión total en la cuerda es cero? 7) Cómo se puede empujar hacia abajo el pedal de una bicicleta y lograr que la bicicleta se mueva hacia adelante? 8) Para empujar una caja hacia arriba por una rampa, es mejor empujarla horizontal o paralelamente a la rampa? EGCh. 11/2014 ETSdeFIP2 1

2 9) Observa la siguiente figura y contesta las siguientes preguntas: a) Realiza el diagrama de cuerpo libre para el cuerpo que esta suspendido. b) Opten el modelo matemático para determinar el peso del bloque B suspendido. c) Opten el modelo matemático para determinar el valor de la fuerza de rozamiento ejercida sobre el bloque A. d) Determinar el peso del cuerpo suspendido si la tensión de la cuerda diagonal es de 20 N. Si el bloque A de la figura pesa 100 N, el coeficiente de rozamiento entre el bloque y la superficie es de El bloque B pesa 20 N y el sistema está en equilibrio. Determinar: e) El valor de la fuerza de rozamiento ejercida sobre el bloque A. f) El peso máximo que puede tener el bloque B para que el sistema permanezca en equilibrio. 10. Calcule la cantidad de movimiento y la energía cinética de un automóvil de 2400 lb que avanza hacia el norte a 55 mi/h. A) p = 2050 slug ft/s y E c = 44,000 ft lb B) p = 3550 slug ft/s y E c = 154,000 ft lb C) p = 6050 slug ft/s y E c = 244,000 ft lb D) p = 6850 slug ft/s y E c = 414,000 ft lb 11. Un bate ejerce una fuerza promedio de 248 lb sobre una pelota de 0.6 lb durante 0.01 s. La velocidad de llegada de la pelota fue de 44 ft/s. Si ésta sale disparada en la dirección opuesta, cuál es su velocidad? Nota: Escoja + para la dirección que se aleja del bate, haciendo que la velocidad de la pelota que llega sea negativa. A) V f = 84.0 ft/s B) V f = 88.0 ft/s C) V f = 92.0 ft/s D) V f = 96.0 ft/s 12. Una pelota de caucho de 400 g se deja caer sobre el pavimento desde una distancia vertical de 12 m. Está en contacto con el pavimento durante 0.01 s y rebota hasta una altura de 10 m. Qué fuerza promedio actúa sobre la pelota? 13. Una niña de 20 kg y un niño en patines están parados frente a frente. Se empujan entre ellos lo más fuerte que pueden y el niño se mueve a la izquierda con una velocidad de 2 m/s, mientras que la niña se mueve hacia la derecha con una velocidad de 3 m/s. Cuál es la masa del niño? A) V 1 = 1.12 m/s B) V 1 = 1.33 m/s C) V 1 = 1.39 m/s D) V 1 = 1.42 m/s 14. Un hombre que pesa 60 kg está de pie sobre un lago de hielo y atrapa una pelota de 2 kg.tanto la pelota como el hombre se mueven a 8 cm/s después que éste atrapa la pelota. Cuál era la velocidad de la pelota antes de ser atrapada? Cuánta energía se perdió en el proceso? A) u b = 2.48 m/s - Pérdida = 5.95 J B) u b = 3.81 m/s - Pérdida = 7.15 J C) u b = 3.98 m/s - Pérdida = 7.92 J D) u b = 5.48 m/s - Pérdida = 9.95 J A) F = 1007 N B) F = 1053 N C) F = 1128 N D) F = 1170 N EGCh. 11/2014 ETSdeFIP2 2

3 15. Una bala de 20 g que se mueve a 200 m/s golpea un bloque de madera de 10 kg, lo atraviesa por completo y sale del otro lado con una velocidad de 10 m/s. Cuál era la velocidad del bloque después del impacto? Cuánta energía se perdió? A) V 2 = m/s - Pérdida = 199 J B) V 2 = m/s - Pérdida = 291 J C) V 2 = m/s - Pérdida = 399 J D) V 2 = m/s - Pérdida = 401 J 16. Un camión de 2000 kg que viaja a 10 m/seg choca contra un automóvil de 1200 kg que inicialmente estaba en reposo. Cuál es la velocidad común después del choque si ambos se mantienen juntos? Cual es la perdida en términos de energía cinética? 19. Un niño de 20 kg se sienta a 3 m de una plataforma giratoria. Si ms = 0.4, cuál es el máximo número de revoluciones por minuto que alcanza la plataforma antes que el niño resbale? A) f = 5.2 rpm B) f = 7.5 rpm C) f = 8.3 rpm D) f = 10.9 rpm 20. Cada uno de los contrapesos de la figura siguiente tiene una masa de 2 kg. La longitud L es de 40 cm y el eje gira a 80 rev/min. Cuál es la tensión en cada brazo? Cuál es h? A) v=6.25 m/seg y Q=37500 J B) v=7.28 m/seg y Q=67500 J C) v=7.75 m/seg y Q=77500 J D) v=8.63 m/seg y Q=27500 J 17. Un objeto gira describiendo un círculo de 3 m de diámetro con una frecuencia de 6 rev/s. Cuáles son el periodo de revolución, la velocidad lineal y la aceleración centrípeta? A) v = 23.5 m/s y a c = 1135 m/s 2 B) v = 46.7 m/s y a c = 1630 m/s 2 C) v = 56.5 m/s y a c = 2130 m/s 2 D) v = 72.8 m/s y a c = 2450 m/s 2 A) T = 56.1 N - = 69.6º - h = 14.0 cm B) T = 63.5 N - = 49.2º - h = 16.0 cm C) T = 55.4 N - = 55.6º - h = 17.0 cm D) T = 82.1 N - = 36.9º - h = 12.0 cm 18. Un objeto de 5 kg oscila describiendo un círculo horizontal con una rapidez de 30m/s. Cuál es el radio de su trayectoria si la fuerza centrípeta es de 2000N? A) R = 1.87 m B) R = 2.25 m C) R = 2.87 m D) R = 3.43 m 21. Una fuerza horizontal de 40 N apenas es suficiente para impulsar un trineo vacío de 600 N sobre nieve compacta. Después de iniciar el movimiento se requieren tan sólo 10 N para mantener el trineo a rapidez constante. Halle los coeficientes de fricción estática y cinética. 25. En el péndulo cónico que muestra la figura, suponga que a = 2 m y L = 4 m. Qué rapidez lineal se requiere para que en su oscilación se desplace hasta un ángulo de 20º? EGCh. 11/2014 ETSdeFIP2 3

4 22. Qué aceleración centrípeta se necesita para mover una masa de 2.6 kg en un círculo horizontal de 300 mm de radio si su rapidez lineal es de 15 m/s? Cuál es la fuerza centrípeta? 23. Un objeto de 5 kg oscila describiendo un círculo horizontal con una rapidez de 30m/s. Cuál es el radio de su trayectoria si la fuerza centrípeta es de 2000N? 24. Un automóvil de 1500 kg recorre una pista circular con una rapidez constante de 22 m/s. Si la aceleración centrípeta es de 6 m/s 2, cuál es el radio de la pista? Cuál es la fuerza centrípeta sobre el automóvil? 26. Una moneda está en reposo sobre una plataforma giratoria a una distancia de 12 cm del centro de rotación. Si el coeficiente de fricción estática es 0.6, cuál es la máxima frecuencia de rotación para que la moneda no resbale? Suponga que la frecuencia se reduce a la mitad. A qué distancia del centro se puede colocar ahora la moneda? 27. Un punto localizado en el borde de una gran rueda cuyo radio es 3 m se mueve en un ángulo de 37º. Halle la longitud del arco descrito por ese punto. 28. Una correa pasa por la ranura de una polea cuyo diámetro es de 40 cm. La polea gira con una aceleración angular constante de 3.50 rad/s2. La rapidez rotacional es de 2 rad/s en el t = 0. Cuáles son el desplazamiento angular y la velocidad angular de la polea 2 s más tarde? 31. Un motor de 1.2 kw impulsa durante 8 s una rueda cuyo momento de inercia es 2 kg m 2. Suponiendo que la rueda estaba inicialmente en reposo, qué rapidez angular promedio llegó a adquirir? 32. El cigüeñal de un automóvil desarrolla un momento de torsión de 350 lb ft a 1800 rpm. Cuál es la potencia resultante en caballos de fuerza? Nota: 1800 rpm = rad/s. 29. Una masa de 2 kg y otra de 6 kg están unidas por una barra ligera de 30 cm. El sistema gira en la horizontal a 300 rpm en torno a un eje localizado a 10 cm de la masa de 6 kg. Cuál es el momento de inercia en torno de este eje? Cuál es la energía cinética rotacional? 33. Considere un plano inclinado de 16 m de altura. Cuatro objetos de diferentes materiales tienen la misma masa de 3 kg: un aro circular, un disco, una esfera y una caja. Suponga que la fricción es insignificante para la caja, pero hay suficiente fricción para que los otros objetos rueden sin deslizarse. Al calcular las velocidades finales en cada caso, determine el orden en el que llegan al punto más bajo del plano. Nota: en aplicación de la conservación de la energía, todos los términos contienen masa, por lo que no se requieren. EGCh. 11/2014 ETSdeFIP2 4

5 30. Una varilla delgada de 3 kg tiene 40 cm de longitud y oscila sobre su punto medio. Qué momento de torsión se requiere para que la varilla describa 20 revoluciones al tiempo que su rapidez de rotación se incrementa de 200 a 600 rev/min? 34. Una varilla de acero de 500 g y 30 cm de longitud oscila sobre su centro y gira a 300 rev/min. Cuál es su momento angular? EGCh. 11/2014 ETSdeFIP2 5