AP Física B de PSI Dinámica

Transcripción

1 AP Física B de PSI Dinámica Preguntas de Multiopción 1. Después de disparar una bala de cañón el cañón se mueve en la dirección opuesta de la pelota. Este es un ejemplo de: A. Primera ley de Newton B. Segunda ley de Newton C. Tercera ley de Newton D. Ley de Gravitación de Newton E. Ninguna de las anteriores 2. En la ausencia de una fuerza externa, un objeto en movimiento A. Disminuye su velocidad y llega a una parada B. Se acelera C. Se mueve con una velocidad constante en una recta línea D. Se gira a la derecha E. Se gira a la izquierda 3. Un pasajero de pie esta en un autobús en movimiento y de repente se cae hacia adelante. Esto puede ser una indicación de cuál de las siguientes? A. La velocidad del bus B. El bus se ralentiza C. El autobús no cambia su velocidad D. El autobús gira a la derecha E. El autobús gira a la izquierda 4. Una caja grande esta en el suelo. Cuál de las siguientes sobre la fuerza neta sobre la caja es cierto? A. Un vector apunta hacia arriba B. Un vector apunta hacia abajo C. Un vector apunta hacia la izquierda D. Un vector apunta hacia la derecha E. El vector es cero 5. Un camión de carga choca con un coche causando un enorme daño al coche. Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta acerca de la colisión? A. La fuerza sobre el camión es mayor que la fuerza sobre el coche B. La fuerza sobre el coche es mayor que la fuerza del camión C. La fuerza sobre el camión es lo mismo en magnitud como la fuerza sobre coche D. Durante la colisión, el camión hace un mayor desplazamiento que el coche E. Durante la colisión, el camión tiene una mayor aceleración que el coche 6. La Tierra jala hacia abajo un vagón de ferrocarril con una fuerza de 200 kn. Cuál de las siguientes es la "fuerza de reacción"? A. El vagón se detiene en la Tierra con 200 kn B. El vagón empuja hacia abajo el ferrocarril con 200 kn C. El ferrocarril empuja hacia arriba el vagón con 200 kn

2 D. La fuerza de empuje, empuja hacia arriba el vagón con 200 kn E. El carro empuja hacia abajo de la Tierra con 200 kn 7. Un vagón de ferrocarril empuja hacia abajo al ferrocarril con una fuerza de 200kN. Cual de las siguientes es la fuerza de reacción? A. El vagón jala la Tierra hacia arriba con 200kN B. El vagón empuja hacia abajo al ferrocarril con 200kN C. El ferrocarril empuja hacia arriba al vagón con 200kN D. La fuerza boyante empuja hacia arriba al vagón con 200kN E. El vagón empuja hacia abajo a la Tierra con 200kN 8. Cuál de las siguientes afirmaciones es cierto acerca del peso de un astronauta en la superficie de la Luna en comparación con de la Tierra? A. Peso es el mismo, la masa es menor B. Peso es menor, la masa es la misma C. Peso es menor, la masa es menor D. Peso es menor, la masa es mayor E. El peso es mayor, la masa es la misma 9. Un objeto es lanzado hacia arriba. Cómo comparamos la fuerza neta sobre el objeto a su peso cuando está en el punto más alto? A. Es mayor que el peso B. Es ligeramente inferior al peso C. Es cero D. Es igual al peso E. No se puede determinar En el siguiente diagrama, un bloque de masa m se desliza por un plano inclinado con una velocidad constante en un ángulo θ con respecto al horizontal. Utilice este diagrama para las preguntas de 10 a Cuál es el componente x de la fuerza de gravedad? A. mg cosθ B. mg sinθ C. mg tanθ D. mg E. Cero 11. Cuál es el componente-y de la fuerza de gravedad? A. mg cosθ B. mg sinθ C. mg tanθ D. mg E. Cero 12. Cuál es la fuerza normal aplicada al bloque? A. mg cosθ B. mg sinθ C. mg tanθ D. mg E. Cero 13. Cuál es la fuerza de fricción cinética aplicada al bloque? A. µmg cosθ B. µmg sinθ C. µmg tanθ D. µmg E. Cero 14. Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta sobre el coeficiente de la fricción cinética? A. µ = cosθ B. µ = sinθ C. µ = tanθ D. µ = mg E. Cero

3 Ponga atención al diagrama a la derecha. Un bloque con una masa m = 5 kg se desliza por un plano inclinado con un ángulo θ = 37 º. El bloque mantiene una aceleración constante de a=5,6m/s 2. (Sin37 = 0,6; cos37 = 0,8). El coeficiente de cinética fricción entre el bloque y la superficie inclinada es de 0,05. Utilice el diagrama para responder las preguntas de 15 a Cuál de los siguientes diagramas representa mejor la fuerza de grávida W, la fuerza de fricción f, y la fuerza normal N que actúan sobre el bloque? A. B. C. D. E. 16. Cuál es la fuerza normal en el bloque? A. 50 N B. 40 N C. 30 N D. 20 N E. 10 N 17. Cuál es la fuerza de fricción entre el bloque y plano inclinado? A. 2 N B. 5 N C. 6 N D. 30 N E. 40 N 18. Un sistema de dos bloques es acelerado por una fuerza aplicada de magnitud F en una superficie horizontal sin fricción. La tensión de la cadena entre los dos bloques es: A. 3F B. 5F C. 3/8 F D. 1/3 F E. 1/5 F 19. Un estudiante jala una caja de madera a lo largo de un áspero piso horizontal a una velocidad constante por medio de la fuerza P como se muestra en la diagrama Cuál de las siguientes es cierto? A. P > f and N < W. B. P > f and N = W. C. P = f and N > W. D. P = f and N = W. E. P < f and N = W.

4 20. Un niño empuja un trineo de masa m en una áspera superficie horizontal mediante la aplicación de una fuerza de magnitud F dirigido a un ángulo de θ. El coeficiente de la fricción cinética entre el trineo y la superficie es μ. La fuerza normal sobre el trineo es la siguiente: A. mg B. mg sin C. mg cos D. mg + F sin E. mg F sin 21. Un niño empuja un trineo de masa m en una áspera superficie horizontal mediante la aplicación de una fuerza de magnitud F dirigido a un ángulo de θ. El coeficiente de la fricción cinética entre el trineo y la superficie es μ. La fuerza de fricción sobre el trineo es la siguiente: A. (mg + Fsin ) B. (mg-fsin ) C. (mg+ Fcos ) D. (mg-fcos ) E. mg 22. Un bloque de masa m se jalado por una superficie horizontal a una velocidad constante v por una fuerza F app, que actúa en un ángulo de θ sobre el horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la superficie es μ. La fuerza normal N ejercida sobre el bloque por la superficie es: A. mg - F app cos B. mg- F app sin C. mg D. mg + F app sin E. mg + F app cos 23. Un bloque de masa m se jalado por una superficie horizontal a una velocidad constante v por una fuerza F app, que actúa en un ángulo de θ sobre el horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la superficie es μ. La fuerza de fricción sobre el bloque es: A. (mg - Fapp cos ) B. (mg- Fapp sin ) C. mg D. (mg + Fapp sin ) E. (mg + Fapp cos ) 24. Un resorte ideal obedece la ley de Hooke, F =-kx. Una masa de 0,30 kg colgado verticalmente desde el resorte estira el resorte por 0,015 m. El valor del constante del resorte es casi A. 150 N/m B. 200 N/m C. 300 N/m D. 250 N/m E. 350 N/m

5 25. Dos bloques están unidos por un resorte comprimido e inicialmente se mantiene en reposo en una superficie sin fricción. Los bloques se liberan al mismo tiempo. Si el bloque I tiene cuatro veces la masa del bloque II, cual de las siguientes cantidades es lo mismo para los dos bloques como el resorte empuja a las dos bloques? (A) Lapides (B) Velocidad (C) Aceleración (D) Desplazamiento (E) Fuerza en cada bloque 26. Las dos esferas tienen densidades iguales y son sometidas únicamente a su mutua atracción de gravitatoria. Cuál de las siguientes cantidades deben tener la misma magnitud para ambas esferas? A. Aceleración B. Velocidad C. Energía Cinética D. Desplazamiento desde el centro de masa E. Fuerza de la gravedad 27. Un bloque de masa 4m puede moverse sin fricción sobre una mesa horizontal. Este bloque está unido a otro bloque de masa m por una cadena que pasa sobre una polea sin rozamiento. Si las masa de la cadena y la polea no se toman en cuenta, cuál es la magnitud de la aceleración del bloque descendente? A. g/5 B. g/4 C. g/3 D. 2g/3 E. g 28. Tres fuerzas actúan sobre un objeto. Cuál de las siguientes afirmaciones son necesarias con el fin de mantener el objeto en equilibrio de traslación? I. La suma vectorial de las tres fuerzas debe ser igual a cero. II. Las magnitudes de las tres fuerzas deben ser iguales. III. Las tres fuerzas deben ser paralelas. (A) Solo I (B) Solo II (C) I y III (D) II y III (E) I, II, y III 29. Tres objetos sólo se pueden mover a lo largo de una recta línea. Los siguientes gráficos muestran la posición de cada uno de los objetos que se representan en función del tiempo. La fuerza neta sobre el objeto es igual a cero en cual de los casos? A. Solo II B. Solo III C. I y II D. I y III E. I, II, y III

6 30. Una locomotora está jalando un vagón de carga vacío con una aceleración constante en una superficie horizontal. La masa de la locomotora es de cinco veces más de la masa del vagón. Qué afirmación es verdadera acerca de la fuerza aplicada por el vagón a la locomotora? A. 5 veces mayor que la fuerza de la locomotora al vagón B. 5 veces menor que la fuerza de la locomotora al vagón C. Cero, ya que se mueven con una constante aceleración D. Igual a la fuerza de la locomotora al vagón E. Se requiere más información 31. Un bloque con una velocidad inicial de 3 m/se desliza 9 m a través de una superficie áspera horizontal antes de parar. Cuál es el coeficiente de fricción cinética? A. 0,10 B. 0,50 C. 0,30 D. 0,05 E. 0, Un estudiante realiza un experimento en la medición de la fuerzas de fricción en diferentes juicios. En el primer juicio el jala una bloque a través de una superficie horizontal con una velocidad constante - Juicio A. La segunda vez el hace que la misma superficie este inclinada en un ángulo Θ con respecto a la línea horizontal - Juicio B. Cual de las siguientes afirmaciones es cierta acerca de la fuerza de fricción entre el bloque y la superficie? A. El caso B tiene una mayor fuerza de fricción B. El caso B tiene menos fuerza de fricción C. La fuerza de fricción es la misma en ambos casos A y B D. La fuerza de fricción no depende del ángulo de inclinación E. La fuerza de fricción aumenta con el ángulo 33. Un conductor de autobús hace una parada de emergencia rápidamente golpeando el freno. Hasta dónde llegará el autobús si su velocidad se duplica? A. La distancia de frenado es el mismo B. La distancia de frenado se duplica C. La distancia de frenado se ha cuadruplicado D. La distancia de frenado se triplica E. La masa del bus se requiere En el diagrama de la derecha, dos bloques A y B con masas m y 2m están en contacto sobre una superficie horizontal sin fricción. Una fuerza F es aplicada para bloque A. Use este diagrama para responder las preguntas 34 y Cuál es la aceleración del sistema de dos bloques? A. F/m B. F/2m C. F/3m D. F/4m E. F/5m

7 35. Cuál es la fuerza ejercida por el bloque A al bloque B? A. F/2 B. F/3 C. 3F/2 D. 2F/3 E. F/5 36. Un bloque de masa m se coloca encima de un bloque m idéntico y este sistema de dos bloques esta en reposo sobre una superficie horizontal áspera. El bloque superior está atado a la pared. El coeficiente de fricción estática entre todas las superficies es u. Cual es el máximo valor de la fuerza F antes de que el bloque inferior comienza a deslizarse hacia la izquierda? A. 3 µmg B. 2 µmg C. 4 µmg D. ½ µmg E. ¼ µmg 37. Tres bloques conectados entre sí por dos cadenas. Los bloques tienen diferentes masas m2> m3> m1. El más pesado de los tres bloques se coloca en una mesa sin fricción. El sistema de tres bloques se suelta desde el reposo. Cuál es la aceleración del bloque m2? A. (m 2 - m 3 - m 1)g/(m 1 + m 2 + m 3) B. (m 1 - m 3 - m 2)g/(m 1 + m 2 + m 3) C. (m 3 - m 1)g/(m 1 + m 2 + m 3) D. (m 3 - m 2- m 1)g/(m 1 + m 2 + m 3) E. (m 1 - m 3 )g/(m 1 + m 2 + m 3) 38. Una lámpara de masa m está suspendido de dos cables de longitud desigual, como se muestra en el diagrama. Cuál de las siguientes afirmaciones acerca de las tensiones T1 y T2 es cierto? A. T l > T 2 B. T 1 = T 2 C. T 1 < T 2 D. T l - T 2 = mg E. T 1+T 2 = mg 39. Una pesada bola de masa m se suspende a partir de dos cadenas de masa de una longitud igual como se muestra a continuación. La fuerza de tensión en cada cadena es: A. ½ mgcos B. 2mgcos C. mgcos D. mg/(cos ) E. mg/(2cos ) 40. Una barra de madera sobre una mesa horizontal se gira por un extremo y puede girar libremente sin fricción sobre un eje vertical, como se muestra a continuación. Una fuerza F se aplica en el otro extremo, en un ángulo θ a la barra. Si una nueva fuerza se aplica perpendicular a la barra, a qué distancia desde el eje debe ser aplicada con el fin de producir el mismo torque? A. d sin B. d cos C. d D. d tan E. 2 d

8 41. Una cuerda uniforma de peso 30 N cuelga de un gancho como se muestra en el diagrama. Una caja de 40 kg de masa es suspendida de la cuerda. Cuál es la tensión en la cuerda? A. 30 N a lo largo de la cuerda B. 400 N a lo largo de la cuerda C. 100 N a lo largo de la cuerda D. 340 N a lo pargo de la cuerda E. Varía de 400 N en la parte inferior de la cuerda a 430 N en la parte superior. 42. Dos bloques de masas 2kg y 3kg se cuelgan de los extremos de una palanca con masa sin importancia. En cuál de los puntos debe ser el fulcro colocado con el fin de mantener equilibro horizontal? A. A B. B C. C D. D E. E

9 Problemas de Respuestas Abiertas 1. Un bloque de 2 kg se desliza hacia abajo por un pendiente sin fricción a un ángulo de 25. a. Dibuje un diagrama de cuerpo libre. b. Encuentre su aceleración. 2. Un bloque de 2 kg se desliza hacia abajo por un pendiente rugoso a un ángulo de 25 con una velocidad constante. a. Dibuje un diagrama de cuerpo libre. b. Encuentre el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano inclinado. 3. Un bloque de 2 kg permanece inmóvil en una pendiente. Los coeficientes de fricción estática y cinética son de 0,15 y 0,1, respectivamente. a. Dibuje un diagrama de cuerpo libre. b. Determine el ángulo en que el bloque comenzará a moverse. 4. Un bloque de 2 kg es jalado sobre una pendiente con un ángulo de 25 a una velocidad constante. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano inclinado es de 0,15. a. Dibuje un diagrama de cuerpo libre. b. Encuentre la fuerza aplicada. 5. Un bloque de 2 kg acelera sobre una pendiente a un ángulo de 25 o a una velocidad de 0,5 m/s 2. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano inclinado es de 0,15. a. Dibuje un diagrama de cuerpo libre. b. Encuentre la fuerza aplicada. 6. Un bloque de 0,3 kg se desliza hacia abajo sobre una pendiente a un ángulo de 12 con una velocidad constante. a. Dibuje un diagrama de cuerpo libre. b. Encuentre el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano inclinado.

10 7. Dos bloques con masas m 1 y m 2, respectivamente, están conectados por una cuerda ligera. Bloque 1 se coloca en un plano inclinado que forma un ángulo θ con la horizontal. El bloque 2 está suspendida de una polea que está unida a la parte superior sobre el plano inclinado. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque 1 y el plano inclinado es μ. a. Bloque 1 se mueve por el plano inclinado con una velocidad constante v. En el siguiente diagrama muestra todas las fuerzas aplicadas en cada bloque. b. Determine la masa del bloque 2, que permite el bloque 1 de moverse hacia arriba del plano inclinado con una velocidad constante. c. Determine la masa del bloque 2 que permite el bloque 1 de acelerar por la pendiente hacia arriba a una aceleración constante a. d. La cuerda entre los bloques se corta. Determine la aceleración del bloque 1.

11 8. Dos masas m 1 = 400 g, y m 2 = 600 g están conectados con una cuerda que pasa sobre una polea sin fricción de masa insignificante. El sistema de dos masas se libera desde el reposo. i) Calcule la aceleración de cada masa ii) Calcule la fuerza de tensión en la cuerda iii) Calcule la fuerza de apoyo en el pivote de la polea. 9. En el sistema que se presenta en el diagrama, bloque 2m y 3m están conectados por una cuerda delgada que pasa sobre una polea sin fricción. Bloque 2m se coloca sobre la superficie de una mesa horizontal con fricción insignificante. Presenta todas las respuestas en función de m, l, y las constantes fundamentales. a. Determine la aceleración del sistema después de que se libera desde el reposo. b. Determine la velocidad del bloque de 3m justo antes de que caiga al suelo. c. Determine la velocidad del bloque 2m en el borde de la mesa. d. Determine la distancia entre los bloques después de que aterrizan en el suelo

12 10. Bloque M 1 está conectado a bloque M 2 por una cuerda delgada que pasa sobre una polea sin fricción. Bloque M 1 se coloca sobre una mesa horizontal rugosa. Los coeficientes de fricción estática y cinética entre la superficie y bloque M 1 son μs y μk, respectivamente. a. En el siguiente diagrama muestra todas las fuerzas aplicadas en cada bloque. b. Determine el valor mínimo del coeficiente de fricción estática que evitará que los bloques se muevan. Una masa extra de Δm se coloca en la parte superior del bloque M 2, la masa adicional hace que el sistema de dos bloques se acelere. c. Determine la aceleración del sistema. d. Determine la fuerza de tensión de la cuerda.

13 11. Un vagón del ferrocarril se acelera desde el reposo. Una pequeña esfera metálica de masa m se suspende en el extremo de una cuerda delgada unido al techo del vagón y forma un ángulo θ con la vertical. a. En el diagrama de la derecha dibuja un diagrama de cuerpo libre de la esfera. El vagón se acelera por un total de 30 s y alcanza una velocidad de 15 m/s. b. Determine la aceleración del vagón. c. Determine el ángulo θ entre la cuerda y la vertical durante la aceleración del vagón. 12. Un pasajero de 80 kg se encuentra en una escala de medición en un ascensor. La lectura de la escala para los primeros 20s se presentan en el gráfico a continuación. Use g = 10 m/s 2 en los siguientes cálculos. a. Calcule la aceleración del ascensor para los intervalos de tiempo siguientes: 0-5 s, 5-10 s, s, s. b. Calcule la velocidad del elevador al final de los intervalos de tiempo siguientes: 0-5 s, 5-10 s, s, s. c. Calcule el desplazamiento del ascensor desde el punto de partida hasta el final de los siguientes intervalos de tiempo: 0-5 s; 5-10 s; 10 a 15 s; s. d. Dibuje las gráficas siguientes: a (t), v (t), x (t).

14 Respuestas Multiopción 1. C 2. C 3. B 4. E 5. C 6. A 7. C 8. B 9. D 10. B 11. A 12. A 13. A 14. C 15. C 16. B 17. A 18. C 19. A 20. D 21. A 22. B 23. B 24. B 25. E 26. E 27. A 28. A 29. C 30. D 31. D 32. B 33. C 34. C 35. D 36. A 37. C 38. C 39. E 40. A 41. E 42. D

15 Respuestas Abiertas 1. F N mg cosθ mg a) mg sinθ b) a = 4,23 m/s 2 2. f F N mg cosθ mg a) b) μ = 0,47 mg sinθ

16 3. fs mg cosθ F N mg a) mg sinθ b) θ = 8,5 O 4. FAPP mg cosθ F N FK mg a) mg sinθ b) F APP = 11,2 N

17 5. FAPP mg cosθ FK F N mg a) mg sinθ b) F APP = 12,2 N 6. f F N mg cosθ mg a) mg sinθ b) μ = 0,21

18 7. F N FT FT m 2g mg cosθ FK m 1g a) mg sinθ b) m 2 = m 1 (sin θ + μ m 1 cos θ) m1 (g sin θ+ μg cosθ+a) c) m 2 = (g a) d) a = g sin θ μg cos θ or a = g (sin θ μ cos θ) 8. a) a = 2 m/s 2 b) T = 4,8 N c) F SUPP = 9,6 N 9. a) a = 3/5 g b) v = (6gL/5) c) v = (6gL/5) d) x = 2L (6/5)

19 10. F N FT Fs FT M 1g M 2g a) b) μ s = M 2/M 1 c) a = g ( M 2+ m μm 1 ) M 1 + M 2 + m d) F T = M 1g (M + g ( M 2+ m μm 1 ) M 1 + M 2 + m ) 11. T T cos θ mg T sin θ a) b) a = 0,5 m/s 2 c) θ = 2,9 O

20 12. a) a(0-5s) = 0 m/s 2, a(5-10s) = 5 m/s 2, a(10-15s) = 0 m/s 2, a(15-20s) =-5 m/s 2 b) v(0-5s) = 0 m/s, v(5-10s) = 25 m/s, v(10-15s) = 25 m/s, v(15-20s) =0 m/s c) x(0-5s) = 0 m, x(5-10s) = 62.5 m, x(10-15s) = 187,5 m, x(15-20s) =250 m d)