CURSO FISICA I SEMESTRE SERIE 2 DE PROBLEMAS

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1 CURSO FISICA I SEMESTRE SERIE 2 DE PROBLEMAS A manera de ensayo intente resolver los siguientes problemas del tipo Examen Departamental. Estos problemas no se entregan, pero se pueden discutir en clase Use g= 9.81 m/s 2 TEORÍA 1. Un auto avanza a velocidad constante en la dirección î y frena. Qué ocurre con el vector velocidad? A) Disminuye en la dirección î B) Aumenta en la dirección î C) Disminuye en la dirección î D) Aumenta en la dirección î 2. Si el vector desplazamiento y la fuerza aplicada son perpendiculares entre sí, cuál es el valor del trabajo realizado? A) sen90 B) cos 45 C) cos90 D) cos0 3. Cuando usted viaja en el metro y éste se detiene repentinamente, a qué se debe que en ese instante su cuerpo tienda en dirección a la siguiente estación? A) Segunda Ley de Newton B) Inercia C) Acción Reacción D) Cambio de velocidad 4. Se tienen dos cuerpos A y B tal que m A = 2m B. Los cuerpos son sometidos a fuerzas externas que ocasionan que el cuerpo B se desplace con una aceleración dos veces mayor en magnitud comparada con la del cuerpo A. De las fuerzas aplicadas podemos afirmar que F A es igual: A) F B / 2 B) 2 F B C) 4F B D) F B 5. En un movimiento circular a velocidad constante: A) La aceleración total está compuesta por la aceleración radial y tangencial B) La aceleración es tangencial al movimiento circular C) La aceleración es cero, porque la velocidad es constante D) La aceleración apunta en dirección del radio PROBLEMAS 6. Un motociclista ingresa a una curva, con radio de 100 m y ángulo de peralte de 10, con una rapidez desconocida pero constante. Si el motociclista inclina su moto 10 para eliminar el efecto de la fricción, qué rapidez tiene? A) m/s C) m/s B) m/s D) m/s 7. Cuál debe ser la altura desde la que debe soltarse un objeto para que llegue con velocidad de 65 m/s al final de su recorrido? A) m B) m C) m D) m GRM pág. 1 de 5

2 8. Un bloque de 200 g parte del reposo y se desliza hacia abajo sobre un plano inclinado sin fricción. Si el bloque recorre 120 cm en 3 segundos, cuál es el ángulo de inclinación del plano? A) 1.56 grados B) 2.82 grados C) 0.15 grados D) 4.67 grados 9. Cuando un ave de 0.3 kg se posa a la mitad de un alambre sujeto a dos postes de teléfono separados una distancia de 50.0 m, sufre un desplazamiento de 0.02 m. Cuánta tensión produce el ave en el alambre para encontrar una nueva posición de equilibrio? A) 2.94 N B) 1.84 kn C) 1.47 N D) 3.68 kn 10. Un gnomo patea un duende ocasionando que el duende salga volando con un ángulo de 60 sobre la horizontal. Si el duende cae a 15 metros de donde fue pateado qué altura máxima alcanzó? A) 5.0 m B) 8.5 m C) 6.5 m D) 4.0 m 11. Un gnomo patea un duende, ocasionando que el duende salga volando, con velocidad que hace un ángulo de 60 con la horizontal. Si el duende cae a 15.0 m sobre la horizontal, desde el punto donde fue pateado. Calcule la posición horizontal del duende, respecto del punto de partida, cuando su altura es, por segunda vez, la mitad de la altura máxima que alcanza. Escriba su resultado en metro. A) 2.0 m B) 26.0 m C) 13.0 m D) 4.0 m 12. Un automóvil y un camión parten del reposo en el mismo instante, encontrándose inicialmente el automóvil a determinada distancia detrás del camión. El camión y el automóvil tienen una aceleración constante de 1.2 m/s 2 y de 1.8 m/s 2 respectivamente. Cuando el camión ha recorrido 45 m es rebasado por el automóvil. Cuánto tardó el automóvil en rebasar al camión? A) t = 7.07 s B) t = 8.66s C) t = 6.12 s D) t = 5.00 s GRM pág. 2 de 5

3 De los siguientes problemas, para la SERIE 2, se entregan únicamente los problemas pares. Se puede trabajar en equipos de 2. Todos los problemas se pueden discutir en clase Use g= 9.81 m/s 2 Movimiento con aceleración constante 1.- En un tiempo t = 0, una partícula que se mueve en el plano x-y con una aceleración constante tiene una velocidad de vi = (3.00 i j) m/s y parte del origen. En un tiempo t=3.00 s la velocidad de la partícula es v = (9.00 i j) m/s. Encuentre (a) la aceleración de la partícula y (b) sus coordenadas para cualquier tiempo t. Tiro parabólico 2.- En un bar local, un cliente desliza sobre la barra un tarro de cerveza vacío para que lo vuelvan a llenar. El cantinero se encuentra momentáneamente distraído y no ve el tarro venir, el cual se desliza por la barra y golpea el suelo a 1.40 m de la base de la barra. Si la altura de la barra es de m a) con qué velocidad el tarro dejó la barra? b) Cuál fue la dirección de la velocidad del tarro justó antes de golpear el piso? 3.- Un golfista asegura que una pelota de golf lanzada con un ángulo de elevación de 12º puede lograr un alcance horizontal de 250 m. Ignorando la fricción del aire, cuál tendría que ser la rapidez inicial de la pelota? Qué altura máxima alcanzaría? Caída libre 4.- Una manzana cae de la parte más alta del edificio Empire State, 380 m sobre el nivel de la calle Durante cuánto tiempo cae la manzana? Cuál es la velocidad de impacto en la calle? Ignore la resistencia del aire. Velocidad relativa 5A.- Una automóvil viaja hacia el este con una velocidad de 50.0 km/h. Gotas de lluvia comienzan a caer con una velocidad constante, vertical con respecto a la Tierra. Las trazas de lluvia sobre las ventanas laterales del auto forman un ángulo de 60.0º con la vertical. Encuentre la velocidad de la lluvia en relación con (a) el carro y (b) la Tierra. 5B.- La corriente de un río tiene una rapidez constante de m/s. Un estudiante nada corriente arriba una distancia de 1.00 km y de regreso al punto de partida. Si el estudiante puede nadar con una rapidez de 1.20 m/s en aguas tranquilas, cuánto tarda el viaje? Compare esta respuesta con el intervalo de tiempo requerido para el viaje si el agua estuviera tranquila. Leyes de Newton 6.- Tres bloques están en contacto mutuo sobre una superficie horizontal sin fricción, tal como se muestra en la Figura P5.54. Una fuerza horizontal e aplica a m1. Considere m1 = 2.00 kg, m2 = 3.00 kg, m3 = 4.00 kg y F = 18.0 N. Dibuje diagramas de cuerpo libre para cada bloque por separado y encuentre (a) la aceleración de los bloques, (b) la fuerza resultante sobre cada bloque, (c) las magnitudes de las fuerzas de contacto entre los bloques. 7.- Con objeto de sacar un automóvil de lodo en el que está atascado, el conductor estira ajustadamente una cuerda del lado frontal de automóvil a un árbol fuerte. Luego empuja de manera lateral contra la cuerda en el punto medio (ver figura). Cuando empuja con una fuerza de 900 N, el ángulo entre las dos mitades de la cuerda a su derecha y a su izquierda es de 170. Cuál es la tensión de la cuerda bajo estas condiciones? GRM pág. 3 de 5

4 Aplicaciones de la Ley de Newton (mov. Circular) 8.- Un juego en un parque de diversiones consiste en una plataforma circular giratoria de 8.00 m de diámetro desde el cual están suspendidos asientos de 10.0 kg en el extremo de cadenas de 2.50 m, de masa despreciable (ver figura). Cuándo el sistema gira, las cadenas forman un ángulo = 28.0 º con la vertical. (a) Cuál es la rapidez de cada asiento? (b) Dibuje un diagrama de cuerpo libre de un niño de 40 kg que viaja en un asiento y encuentre la tensión en la cadena. La autopista peraltada 9.- Un ingeniero civil quiere rediseñar la curva de una autopista de tal forma que un automóvil no tenga que depender de la fricción para circular la curva sin derrapar. En otras palabras, un automóvil que se traslada a la rapidez diseñada puede superar la curva incluso cuando el camino está cubierto con hielo. Dicha rampa será peraltada, lo que significa que la carretera está inclinada hacia el interior de la curva. Suponga que la rapidez diseñada para la rampa es 13.4 m/s y el radio de curvatura es 35.0 m Cuál es el ángulo de peralte? 10.- Aplicaciones de la Ley de Newton (fuerza de fricción) 10.- Un bloque que pesa 75.0 N descansa sobre un plan inclinado a 25º con respecto a la horizontal. Una fuerza e aplica al bloque a 40º con respecto a la horizontal, empujándolo hacia arriba sobre el plano. Los coeficientes de fricción estática y cinemática entre el bloque y el plano son respectivamente, y (a) Cuál es el valor mínimo de F que prevendrá que el bloque se deslice hacia abajo sobre el plano? (b) Cuál es el valor mínimo de F que comenzará el movimiento del bloque hacia abajo sobre el plano? (c) Cuál es el valor de F que moverá el bloque hacia arriba sobre el plano con una velocidad constante? GRM pág. 4 de 5

5 Cuál es la máxima rapidez del automóvil? 11.- Un automóvil de 1500 kg, se traslada sobre una curva, plana horizontal. Si el radio de la curva es de 35.0 m y el coeficiente de fricción estática entre las llantas y el pavimento seco es de 0.523, encuentre la rapidez máxima que alcanza el automóvil y aún así da la vuelta exitosamente. Aplicaciones de la Ley de Newton (Ley de Hooke) 12.- Los materiales macizos pueden actuar en forma muy parecida a los resortes. Considere un cable de acero de 2.0 cm de radio y longitud 20 m, que tiene una constante de resorte (constante de fuerza) de 1.4 X 10 7 N/m. Si una jaula de ascensor de 1500 kg cuelga de este cable, Cuánto se estira el cable? 13.- Un racimo de plátanos de 4 kg está suspendido en reposo en una balanza de muelle, cuya constante de fuerza k = 300 N/m Cuánto se ha estirado el muelle? 14.- Un resorte, de constante de fuerza de 400 N/m está conectado a un bloque de 3 kg que descansa sobre una pista de aire horizontal, de modo que el rozamiento es despreciable. Qué alargamiento debe experimentar el resorte para que al liberar el bloque éste posea una aceleración de 4 m/s 2. GRM pág. 5 de 5