2005 septiembre original 1º ejercicio Dinámica

Documentos relacionados
2 o Bachillerato. Conceptos básicos

TEMA 2. Dinámica, Trabajo, Energía y Presión

Problemas. Laboratorio. Física moderna 09/11/07 DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICA. Nombre:

Examen de Física-1, 1 Ingeniería Química Examen final. Septiembre de 2014 Problemas (Dos puntos por problema).

TRABAJO Y ENERGÍA. ENERGÍA: es la capacidad que tiene un sistema físico para realizar un trabajo TIPOS:

Física y Química 1º Bachillerato LOMCE. FyQ 1. Tema 10 Trabajo y Energía. Rev 01. Trabajo y Energía

DINÁMICA. m 3 m 2 m 1 T 2 T 1 50N. Rpta. a) 2,78m/s 2 b) T 1 =38,9N y T 2 = 22,2N

Problemas propuestos y resueltos energía mecánica Elaborado por: Profesora Pilar Cristina Barrera Silva

MECÁNICA CLÁSICA CINEMATICA. FAyA Licenciatura en Química Física III año 2006

UNIDAD 9: TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA 1. Trabajo mecánico

Examen de TEORIA DE MAQUINAS Junio 07 Nombre...

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA

Módulo 1: Mecánica Energía

PROBLEMAS PROPUESTOS

PRIMER EXAMEN PARCIAL FÍSICA I MODELO 1

TRABAJO Y ENERGÍA. CUESTIONES Y PROBLEMAS

UD 10. Leyes de la dinámica

CURSO 2015/2016 FÍSICA

Física e Química 1º Bach.

PRUEBA ESPECÍFICA PRUEBA 2016

2.3. ASPECTOS ENERGÉTICOS

PROBLEMAS COMPLEMENTARIOS

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS II TÉRMINO PRIMERA EVALUACIÓN DE FÍSICA A SOLUCIÓN

IES ALBA LONGA ARMILLA PRUEBA INICIAL DE FÍSICA Y QUÍMICA. 1º BACHILLERATO - FÍSICA

Fuerza de roce. Multiplicación de vectores. Impulso Momentum Torque Trabajo Potencia

a) Trazamos el diagrama del sólido libre correspondiente a todo el sistema y aplicamos la ecuación fundamental de la Dinámica: N C m g

El trabajo se expresa en Joule (J) (N.m); Kgm (Kgf. m); Ergio (dina.cm)

Energía. Tiene distintas formas:

PRÁCTICA DEMOSTRATIVA N

PROBLEMAS: DINÁMICA_ENERGÍA_1 (Select)

Examen de TEORIA DE MAQUINAS Diciembre 12 Nombre...

Contenidos mínimos de 1º Bachillerato. Curso

Dinámica : parte de la física que estudia las fuerzas y su relación con el movimiento

ACADEMIA CENTRO DE APOYO AL ESTUDIO MOVIMIENTO VIBRATORIO.


Física y Química 1º Bachillerato LOMCE. Bloque 3: Trabajo y Energía. Trabajo y Energía

UNIDAD 6 F U E R Z A Y M O V I M I E N T O

Cuestionario sobre las Leyes de Newton

RIZO EN EL PLANO VERTICAL

Examen de Física-1, 1 Ingeniería Química Examen final. Enero de 2015 Problemas (Dos puntos por problema).

Dinámica en dos o tres dimensiones

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS

Energía: Cuestiones Curso 2010/11

MOVIMIENTO OSCILATORIO O VIBRATORIO

FÍSICA 2º Bachillerato Ejercicios: Campo eléctrico

Trabajo y Energía II. = [Joule]

ALGUNOS EJERCICIOS RESUELTOS DE TRABAJO Y ENERGÍA (TEMA 9)

W F e m g h 500 9,8 t t t 50 Potencia practica 2450 Rendimiento= 100 = 100 = 82% Potencia teorica 3000

Unidad 3: Dinámica. Programa analítico

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA CUARTO CURSO DE ESO

Cinemática: parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos.

Momento angular de una partícula. Momento angular de un sólido rígido

FÍSICA Y QUÍMICA 1º Bachillerato Ejercicios: Energía y trabajo

Problemas de Movimiento vibratorio. MAS 2º de bachillerato. Física

FISICA 1º y 2º BACHILLERATO TRABAJO Y ENERGÍA

AÑO Relación de Cuestiones de Selectividad: Campo Gravitatorio AÑO 2009

FISICA 2º BACHILLERATO

SEGUNDA EVALUACIÓN DE FÍSICA NIVEL 0B Curso de Nivel Cero - Invierno del 2010

E1.3: Energía mecánica

Respuesta correcta: c)

Examen de Ubicación. Física del Nivel Cero Enero / 2009

(99-R) Un movimiento armónico simple viene descrito por la expresión:

Física I. Estática y Dinámica. Leyes de Newton. Ejercicios. Ing. Alejandra Escobar

DINÁMICA. Física 1º bachillerato Dinámica 1

Movimiento armónico simple

Física para Ciencias: Trabajo y Energía

Cuadernillo de Física (Actividades orientativas para el examen)

Unidad VII: Trabajo y Energía

FQ1B. FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Interacción electromagnética I. Campo eléctrico

INSTITUCION EDUCATIVA DEPARTAMENTAL SAN PATRICIO MADRID TRABAJO DE RECUPERACION FISICA CUARTO PERIODO GRADO 1000 PRESENTADO POR: GRADO: PRESENTADO A:

GRADO EN INGENIERIA INFORMATICA FÍSICA HOJA 1. Conceptos de cinemática y dinámica.

Ejercicio 1 Durante cuánto tiempo ha actuado una fuerza de 20 N sobre un cuerpo de masa 25 kg si le ha comunicado una velocidad de 90 km/h?

Trabajo de una Fuerza

Trabajo y Energía 30º. Viento

DE SÓLIDOS I UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Equilibrio de fuerzas Σ F z = 0. Σ M y = 0 Σ M x = 0 Σ M z = 0. Equilibrio de momentos. Segunda ley de Newton (masa)

9 MECANICA Y FLUIDOS: Colisiones

2. Una carga eléctrica positiva se mueve en un campo eléctrico uniforme. Razone cómo varía su energía potencial electrostática si la carga se mueve:

Física I. Dr. Roberto Pedro Duarte Zamorano (Responsable) Dr. Mario Enrique Álvarez Ramos (Colaborador) Dr. Ezequiel Rodríguez Jáuregui (Colaborador)

Física General 1 Proyecto PMME - Curso 2007 Instituto de Física Facultad de Ingeniería UdelaR

F d l W = ( ) ; d l = dx,dy,dz ( ) ( ) ò F dx + ò F dy + F dz. x f. z f ò z i. y f. y i. x i

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA

ENERGÍA Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO

MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE

Dinámica de la partícula: Energía y Leyes de Conservación

NOTA CALI/ORDEN/PRES ORTOGRAFÍA PUNTUACIÓN EXPRESIÓN NOTA FINAL

TALLER DE MOMENTO LINEAL, IMPULSO Y COLISIONES MOMENTO LINEAL E IMPULSO

TEMA 0. FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS

( ) 2 = 0,3125 kg m 2.

ACTIVIDADES RECAPITULACIÓN 2: TRABAJO Y ENERGÍA

MECA EC N A I N CA C A A PL

fig. 1 sobre un objeto, es igual al cambio en su energía cinética, y esto se representa mediante la siguiente ecuación

PROBLEMAS DE TRABAJO Y ENERGÍA

Tema 5: Dinámica del punto II

Observar el efecto de las fuerzas en un sistema de movimiento mixto.

Un sistema de referencia son unos ejes de coordenadas localizados en un punto y cuya elección es totalmente arbitraria.

Física P.A.U. GRAVITACIÓN 1 GRAVITACIÓN

Cinemática y Dinámica

CAMPO MAGNÉTICO FCA 06 ANDALUCÍA

Transcripción:

2005 septiembre original 1º ejercicio Dinámica Sea un plano inclinado, de longitud L, que forma un ángulo + /2 con la horizontal. Este plano, en su cota más baja enlaza con un plano horizontal, de longitud 2L, a cuyo término sigue otro plano inclinado, de longitud L que forma un ángulo también con la horizontal. En la cota más alta del primer plano inclinado se abandona, partiendo del reposo, un cuerpo de masa m, deslizando sin rozamiento en su desplazamiento sobre el plano. En la primera mitad del plano horizontal contiguo al plano inclinado anterior el movimiento del cuerpo tiene lugar también sin fricción pero no ocurre lo mismo en la otra mitad de este plano horizontal ni en el otro inclinado que le sigue, siendo en estos tramos el correspondiente coeficiente de rozamiento. Represéntese la sección recta del primer plano inclinado por OA, la del plano horizontal por ABC correspondiendo AB y BC a las dos mitades antes citadas y por CD la del segundo plano inclinado. Con las condiciones iniciales establecidas, considérese el movimiento del cuerpo de masa m a lo largo del trayecto OABCD. Se pide: a) Calcular la aceleración de este cuerpo en A, B, C y D. b) Indicar, razonando la respuesta, en qué tramo o tramos del movimiento el cuerpo se mueve con velocidad constante. c) Determinar el momento lineal, la energía cinética y la energía mecánica del cuerpo en las mismas posiciones anteriores. d) Señalar, razonando la respuesta, en qué tramo o tramos se conservan constantes, en cada caso, las magnitudes antes citadas. El perfil de la trayectoria OABCD a lo largo de la cual se desplaza el bloque de masa m es: a) Aceleración en el tramo OA: La figura de la derecha muestra que en el tramo OA la única fuerza que actúa en la dirección del movimiento es la componente del peso paralela al plano, de modo que la ecuación fundamental de la dinámica F = ma aplicada a este caso es luego: 1

pero luego, y la aceleración en el tramo OA queda: Obviamente esta es la aceleración cuando la masa alcanza el punto A. Aceleración en el tramo AB: En este semento horizontal del recorrido, desprovisto de rozamiento, ninguna fuerza actúa en la dirección del movimiento de modo que la aceleración es cero y, naturalmente, cuando la masa alcanza el punto B: Aceleración en el tramo BC: a = 0 En este tramo del segmento horizontal la unica fuerza que actúa en la dirección del movimiento es la fuerza de rozamiento F r que, como sabemos, está relacionada con la fuerza normal, N, mediante: y para un movimiento horizontal, la fuerza normal es numéricamente igual al peso del bloque que se desplaza N = mg La ecuación fundamental de la dinámica, F = ma, resulta ser en este caso, cuando F = - F r : ma = - mg el signo menos se debe a que tomamos sentido positivo el del desplazamiento, hacia la derecha. La aceleración en el tramo BC y, por consiguiente, en el punto C es: Aceleración en el tramo CD: a = - g En la dirección del movimiento actúa la fuerza de rozamiento: y la componente de peso paralela al plano: mgsen ambas se oponen se dirigen en sentido opuesto al del movimiento (sentido positivo), luego la ecuanción fundamental de la dinámica se escribe: 2

Pero ahora la fuerza normal N es numéricamente igual a la componente de peso perpendicular al plano inclinado, de modo que y la aceleración en el segmento CD es: b) Se mueve con velocidad constante solamente en el tramo BC pues, como se ha señalado en el apartado a) no actúa ninguna fuerza en la dirección del movimiento de la masa, a = 0 y v = constante siendo su valor el que alcanza en el punto B, final del tramo anterior. c y d) Tramo OA: - Cantidad de movimiento en A: La cantidad de movimiento no permanece constante en el tramo OA porque en este tramo la masa m experimenta un movimiento uniformemente acelerado. - Energía cinética en A: La energía cinética no permanece constante en el tramo OA porque en este tramo permanece constante la cantidad de movimiento. - Energía mecánica en A: La energía mecánica permanece constante en el tramo OA porque en este tramo la masa m sólo está sometida a la fuerza gravitatoria, que es conservativa. Tramo AB: - Cantidad de movimiento en B: La cantidad de movimiento permanece constante en el tramo AB porque en este tramo la masa m no experimenta ninguna fuerza en la dirección del movimiento. - Energía cinética en B: La energía cinética permanece constante en el tramo AB porque en este tramo permanece constante la cantidad de movimiento. 3

- Energía mecánica en B: La energía mecánica permanece constante en el tramo AB porque en este tramo la masa m no experimenta ninguna fuerza no conservativa en la dirección del movimiento. Tramo BC: - Cantidad de movimiento en C: La cantidad de movimiento no permanece constante en el tramo BC porque en este tramo la masa m experimenta la acción de una fuerza resultante en la dirección del movimiento. - Energía cinética en C: La energía cinética no permanece constante en el tramo BC porque en este tramo tampoco permanece constante la cantidad de movimiento. También se puede decir que la energía no permanece contante debido a la acción de la fuerza de rozamiento que realiza un trabajo sustrayendo energía mecánica. - Energía mecánica en C: La energía mecánica no permanece constante pues el trabajo realizado por las fuerza de rozamiento, en ausencia de cambio de la energía potencial, se produce integramente a espensas de la energía mecánica que experimenta una disminución igual al trabajo realizado por dicha fuerza de rozamiento. Tramo CD: - Cantidad de movimiento en D: Quedando finalmente: En el tramo CD la cantidad de movimiento no permanece constante debido a que en este tramo la masa m experimenta la acción de una fuerza resultante en la dirección del movimiento. 4

- Energía cinética en D: La energía cinética no permanece contante, debido dos razones: aumenta la energía potencial de la masa m y la realización de trabajo por la fuerza de rozamiento. - Energía mecánica en D: Obteniéndose finalmente: La energía mecánica no permanece constante debido a al trabajo de la fuerza de rozamiento en este tramo que se produce a espensas de la energía mecánica. NOTA: Adviértase que la expresión es el balance de la energía de todo el recorrido OD, efecto: - El término es la energía potencial U 0 almacenada en el punto O antes de iniciarse el recorrido: Como en el punto O, el objeto está en reposo, no hay energía cinética, T 0 = 0, de modo que: - El término - mgl es el trabajo W bc realizado por la fuerza de rozamiento en el tramo BC: - El término es el trabajo W cd realizado por la fuerza de rozamiento en el tramo CD: Por consiguiente la expresión: 5

se puede escribir así: o bien y dado que la diferencia expresa la variación de la energía mecánica E entre los puntos final e inicial de todo el recorrido: siendo el trabajo total realizado por las fuerzas de rozamiento en los tramos BC y CD. La expresión constituye el principio generalizado de conservación de la energía: La variación de la energía mecánica que experimenta un sistema es igual al trabajo total realizado por las fuerzas no conservativas (en nuestro caso, estas fuerzas no conservativas son fuerzas de rozamiento). Hay que decir que para sistemas formados por un gran número de partículas el trabajo de las fuerzas no conservativas se desglosa en dos términos: - El trabajo mecánico, W, debido a los cambios de volumen del sistema, y - Un término, Q, que contiene todos los trabajos microscópicos habidos en el sistema pero que nos son expresables de manera colectiva mediante el producto de una fuerza por una distancia; dicho término Q se conoce con el nombre de calor. Con estas dos definiciones, el principio generalizado de conservación de la energía adquiere la formulación: que habitualmente se enuncia así: La variación de energía mecánica (energía interna) que experimenta un sistema se debe, al intercambio de calor, al trabajo realizado por el sistema o a ambas cosas a la vez Este enunciado constituye el Primer Principio de la Termodinámica 6