Universidad Nacional Autónoma de Honduras Escuela de Física Guía de Estudio ( II - Unidad ) Nombre: N Cuenta: Objetivos: Fortalecer los conocimientos en Trabajo y Energía Obtener conocimientos en fluidos. Adquirir destrezas para resolver problemas. Instrucciones: Esta guía de estudio debe ser resuelta en forma individual y será entregada la misma el día del examen con su respectiva portada (detallara el nombre con su número de cuenta), en grapada, limpia. Esta guía formara parte del acumulativo de la clase (o sea dentro de los puntos oros de la asignatura) por lo que no pierdan la oportunidad de aprender y además ganarse sus puntos. Tipo de Teoría: Instrucciones:.A continuación se le muestran una serie de enunciados, encierre con un circulo sobre el inciso correcto. 1. Al sostener su libro de física en sus manos, a) el trabajo es cero, b) el trabajo realizado es positivo. c) el trabajo realizado es igual al cambio de energía potencial e) ninguna de las anteriores. 2. Para una fuerza y un desplazamiento específicos, la mayoría del trabajo se realiza cuando el ángulo entre ellos es de a) 30, b) 60, c) 90, d) 180. 3. Un pitcher lanza una bola rápida. Cuando el cátcher la atrapa, a) se realiza trabajo positivo, b) se realiza trabajo negativo, c) el trabajo neto es cero. 4. Dos automóviles idénticos, Ay B, que viajan a 55 mi/h chocan de frente. Un tercer auto idéntico, C, choca contra una pared a 55 mi/h. Qué automóvil sufre más daños: a) el auto A, b) el auto B, c) el auto C, d) los tres lo mismo? 5. Cuál de estos objetos tiene menos energía cinética? a) Un objeto de masa y rapidez b) un objeto de masa y rapidez ; c) un objeto de masa y rapidez ; d) un objeto de masa y rapidez. 6. Si el ángulo entre la fuerza neta y el desplazamiento de un objeto es mayor que 90º entonces; a) no se conserva la cantidad de movimiento lineal del objeto. b) el objeto no tiene movimiento. c) la energía potencial es cero. d) la energía cinética disminuye. e) Ninguna de las anteriores. 7. Un cambio de energía potencial gravitacional a) siempre es positivo, b) depende del punto de referencia, c) depende de la trayectoria o d) depende sólo de las posiciones inicial y final. 8. El cambio en la energía potencial gravitacional se encuentra calculando y restando la energía potencial del punto de referencia: a) verdadero, b) falso. 9. El punto de referencia para la energía potencial gravitacional puede ser a) cero, b) negativo, c) positivo, d) todas las opciones anteriores. 10. Si una fuerza no conservativa actúa sobre un objeto, a) la energía cinética del objeto se conserva, b) la energía potencial del objeto se conserva, c) la energía mecánica del objeto se conserva o d) la energía mecánica del objeto no se conserva. Físico. Ramón Chávez Página 1
11. La rapidez de un péndulo es máxima a) cuando su energía cinética es mínima, b) cuando su aceleración es máxima, c) cuando su energía potencial es mínima o d) nada de lo anterior. 12. Cuál de las siguientes no es una unidad de potencia? a) J/s; b) W s; c) W; d) hp. 13. Si una fuerza no conservativa actúa sobre un objeto, a) el trabajo no conservativo es negativo, b) la energía cinética del objeto se conserva, c) la energía potencial del objeto se conserva, d) la energía mecánica del objeto no cambia. 14. El pistón de salida de una prensa hidráulica circular, tiene un área de salida igual a tres veces área inicial, entonces la fuerza final del pistón es: a) mayor a la fuerza inicial; b) menor a la fuerza inicial. c) igual a la fuerza inicial; e) Ninguna de las anteriores. 16. Para la relación presión-profundidad en un fluido ( ), se supone que a) la presión disminuye al aumentar la profundidad, b) la diferencia de presión depende del punto de referencia, c) la densidad del fluido es constante o d) la relación es válida sólo para líquidos. 17. Un bloque de madera flota en una alberca. La fuerza de flotabilidad que el agua ejerce sobre el bloque depende a) del volumen de agua en la alberca, b) del volumen del bloque de madera, c) del volumen del bloque de madera que está bajo el agua o d) de todo lo anterior. 18. Si un objeto sumergido desplaza una cantidad de líquido que pesa más que él y luego se le suelta, el objeto a) subirá a la superficie y flotará, b) se hundirá o c) permanecerá en equilibrio en la posición donde se sumergió. 15. Para un líquido en un contenedor abierto, la presión total en cualquier profundidad depende de a) la presión atmosférica, b) la densidad del líquido, c) la aceleración de la gravedad, d) todas las anteriores. Tipo de Problemas: Instrucciones: Resuelva cada uno de los siguientes problemas en forma clara y ordenada subrayando su respuesta en un cuadro con lápiz tinta. Parte A: Trabajo por fuerza constante. 1. Un estudiante universitario que gana algo de dinero durante el verano empuja una podadera de césped por una superficie horizontal con una fuerza constante de 200 N, que forma un ángulo de 30 hacia abajo con respecto a la horizontal. Qué distancia empuja la podadora al efectuar 1.44 x 10 3 J de trabajo? R/ 8.31 m 2. Un niño arrastra un trineo de 5.60 kg una distancia de 12.0 m aplicando una fuerza de 60.0 N ha 45 sobre la horizontal a lo largo de una superficie horizontal. a) Cuál es el trabajo realizado por el niño sobre el trineo? b) si la fuerza de fricción entre el piso y el trineo es 19.0 N Cuál es el trabajo por la fricción? y b) Cuál es el trabajo Neto? R/ 509 J, -228 J, 281 J 3. Una caja de 5.0 kg se desliza una distancia de 10 m sobre hielo. Si el coeficiente de fricción cinética es de 0.20, qué trabajo efectúa la fuerza de fricción? R/ -98 J 4. Un helicóptero de 700 kg asciende desde el suelo con una aceleraron de 2.00 m/s2. en el intervalo de 6 s Qué trabajo efectúa la fuerza de gravedad (el peso)? Ayuda: usted deberá calcula la distancia vertical recorrida por el helicóptero utilizando las ecuaciones de cinemática. R/: -27440 J Físico. Ramón Chávez Página 2
Parte B: Teorema Trabajo y Energía 5. Una bala de 2.5 g que viaja a 350 m/s choca contra un árbol y se frena uniformemente hasta detenerse, mientras penetra 12 cm en el tronco. Qué fuerza se ejerció sobre la bala para detenerla? R/ N 6. Un automóvil de 1200 kg viaja a 90 km/h. a) Qué energía cinética tiene? b) Qué trabajo neto se requeriría para detenerlo? R/ a) 375000 J, b) -375000 J 7. Una fuerza neta constante de 75 N actúa sobre un objeto en reposo y lo mueve una distancia paralela de 0.60 m. a) Qué energía cinética final tiene el objeto? b) Si la masa del objeto es de 0.20 kg, qué rapidez final tendrá? R/ 45 J, 21 m/s 8. Una fuerza neta constante de 50 N actúa sobre un objeto de 0.20 kg en reposo y lo mueve una distancia de 2 m qué rapidez final tendrá R/ 31.62 m/s Parte C: Conservación de la Energía. 9. Un esquiador baja sin empujarse por una pendiente muy lisa de 10 m de altura. Si su rapidez en la cima es de 5.0 m/s, qué rapidez tendrá en la base de la pendiente? R/ 14.87 m/s 10. Un convoy de montaña rusa viaja sobre una vía sin fricción como se muestra en la _figura. a) Si su rapidez en el punto A es de 5.0 m/s, qué rapidez tendrá en B? b) Qué rapidez debe tener en el punto A para llegar al punto C? R/ 11 m/s, 7.7 m/s 11. Una niña oscila en un columpio cuyas cuerdas tienen 4.00 m de longitud y alcanza una altura máxima de 2.00 m sobre el suelo. En el punto más bajo de la oscilación, está 0.500 m arriba del suelo. a) La niña alcanza su rapidez máxima 1) en el punto más alto, 2) en la parte media o 3) en el punto más bajo de su oscilación. Por qué? b) Calcule la rapidez máxima de la niña. R/ a) En el punto más bajo del columpio, porque en cuanto más bajo es la energía potencial más alta es la energía cinética, b) 5.42 m/s. 12. Un niño de 28 kg baja por una resbaladilla desde una altura de 3.0 m sobre la base de la resbaladilla. Si su rapidez en la base es de 2.5 m/s, qué trabajo efectuaron fuerzas no conservativas? R/ J 13. Un carro de montaña rusa, figura, se sube hasta el punto 1 desde donde se libera del reposo. Suponiendo que no hay fricción, calcule la rapidez en los puntos 2, 3 y 4. R/ 25.04 m/s (punto 2), 10.84 m/s (punto 3) y 18.78 m/s (punto 4). 14. Un niño de 21.7 kg desciende del reposo por una resbaladilla de 3.5 m de alto y alcanza el fondo con una rapidez de 2.2 m/s. Cuánto trabajo se genera por la fricción? R/ -691.8 J Físico. Ramón Chávez Página 3
Parte D: Potencia 15. Un auto de carreras de 1200 kg puede acelerar de 0 a 30 m/s en 5 s. Qué potencia requerirá para hacerlo? R/ 108 000 W 16. Una chica consume 8.4 X10 6 J (2000 calorías alimentarias) de energía al día y mantiene constante su peso. Qué potencia media desarrolla en un día? R/ 97 W 17. En un periodo de 10 s, un estudiante de 70 kg sube corriendo dos tramos de las escaleras cuya altura vertical combinada es de 8.0 m. Calcule la producción de potencia del estudiante al efectuar un trabajo en contra de la gravedad en a) watts y b) caballos de fuerza R/ W, 0.74 Hp. Parte E: Fluidos, presión. 18. Si un buzo se sumerge 10 m en un lago, a) qué presión experimenta debida únicamente al agua? b) Calcule la presión total o absoluta a esa profundidad. R/ 98000 Pa, 199300 Pa 19. En un tubo abierto con forma de U, la presión de una columna de agua en un lado se equilibra con la presión de una columna de gasolina en el otro. a) En comparación con la altura de la columna de agua, la columna de gasolina tendrá 1) mayor, 2) menor o 3) la misma altura. Por qué? b) Si la altura de la columna de agua es de 15 cm, qué altura tendrá la columna de gasolina? R/ a) (1) una columna más alta porqué tiene menor densidad, b) 22cm. 20. En una muestra de agua de mar tomada de un derrame de petróleo, una capa de petróleo de 4.0 cm de espesor flota sobre 55 cm de agua. Si la densidad del petróleo es de 0.75 X 10 3 kg/m 3, calcule la presión absoluta sobre el fondo del recipiente. R/ 107,145.7 J 21. Una infusión intravenosa (IV) es un tipo de ayuda de la gravedad. Considere un paciente que recibe una IV por flujo gravitacional en un hospital, como se muestra en la figura. Si la presión manométrica sanguínea en la vena es de 20.0 mm Hg, a qué altura deberá colocarse la botella para que la IV funcione adecuadamente? Ayuda: La presión manométrica del fluido en la base del tubo de IV debe ser mayor que la presión en la vena, también la densidad de la sangre es 1.05 x 10 3 kg/m 3 y recuerde que 1mm Hg = 133 Pa. R/ 26 cm. Parte F: Flotación 22. Un objeto pesa 8.0 N en el aire. Sin embargo, su peso aparente cuando está totalmente sumergido en agua es de sólo 4.0 N. Qué densidad tiene el objeto? R/ 2000 kg/m 3 23. Cuando una corona de 0.80 kg se sumerge en agua, su peso aparente es de 7.3 N. Cuál es la densidad de la corona? R/ 14.5 x 10 3 kg/m 3 Físico. Ramón Chávez Página 4
24. Una lancha rectangular, como la de la _figura, está sobrecargada, al grado que el agua está apenas 1.0 cm bajo la borda. Calcule la masa combinada de las personas y la lancha. R/ 2.6 x 10 3 kg Parte G: Ecuación de Continuidad 25. La rapidez del flujo de la sangre en una arteria es de 4.5 cm./s para un diámetro de 0.80 cm. Calcule la tasa de flujo en la arteria. Si el área total en los capilares es de 2500 cm 2, encuentre su rapidez en los capilares. R/ 0.00144cm/s 26. El nivel elevado de colesterol en la sangre puede ser que se forme depósitos grasos llamados placas en la pared de los vasos sanguíneos reduciendo su área eficaz de 0.00785 mm 2 (área 1) a 0.00342 mm 2.(área 2) La velocidad inicial de la sangre en la arteria es 4.5 cm/s. Cuál sería la nueva velocidad a través de la arteria? R/10.32 cm/s Que tengan éxitos!!! Quien diga que la educación es cara, no ha calculado el costo de la ignorancia Gustavo Ponce. Físico. Ramón Chávez Página 5