talleres de fisica

[TALLERES DE FISICA] Dr. ANÍBAL CADENA E.


EJERCICIOS DE DINÁMICA

REALIZAR CÁLCULOS EN LOS EJERCICIOS

1. Responde las preguntas 1, 2 y 3 de acuerdo a la siguiente

información: De acuerdo a la siguiente figura

F1 F2

F1= 20N m = 2kg F2 = 10N

2. La fuerza neta que actúa sobre el bloque es la indicada en

a. 10 N

b. 10 N

c. 30 N

d. 30 N

3. El bloque se mueve con una aceleración cuyo valor es

a. 5m/s2

b. 15m/s2

c. 10m/s2

d. 20m/s2


4. Suponga que el bloque entra en contacto con un segundo bloque de masa m2 y se

aplica una fuerza F como se muestra en la figura.

m1

F m2

Si m2 es mucho mayor que m1, es correcto afirmar que la fuerza de contacto vale

aproximadamente

A) F C) F/2

B) Cero D) 2F

5. Se realiza un experimento colocando un péndulo sobre un carrito que puede

moverse horizontalmente. Para lograr que el péndulo adopte la posición mostrada

en la figura el carrito debe moverse

θ

A) Aceleradamente hacia la derecha

B) Aceleradamente hacia la izquierda

C) Con rapidez constante hacia la derecha

D) Con rapidez constante hacia la izquierda

6. Una masa 2m está enganchada a otra masa m a través de una cuerda, como se muestra en la figura. Una fuerza P actúa sobre la masa m y acelera el sistema. La fuerza F en la cuerda que actúa sobre la masa 2m vale:


A) (2/3) P

B) P

C) (3/2) P

D) 2P

7. Imagina una colisión frontal entre el bloque

m2

m1

ligero m2 y el gran bloque

m1 >> m2. Durante la colisión:

A) El bloque grande ejerce una fuerza sobre el bloque ligero, mayor que la fuerza que el bloque ligero ejerce sobre el bloque grande.

B) El bloque ligero ejerce una fuerza sobre el bloque grande, mayor que la fuerza que el bloque grande ejerce sobre el bloque ligero.

C) El bloque grande ejerce una fuerza sobre el bloque ligero, pero éste no ejerce ninguna fuerza sobre el bloque grande.

D) El bloque grande ejerce una fuerza sobre el bloque ligero, igual que la fuerza que el bloque ligero ejerce sobre el bloque grande.


PROBLEMAS

1. Para la situación mostrada en la figura, encuéntrese los

valores de T1 y T2, si el peso del objeto es de 600 N. (503 N, 783 N)

2. En la figura siguiente, las poleas no presentan fuerza de fricción y el sistema cuelga en equilibrio. ¿Cuáles son los valores de los pesos

W1 y W2? (260 N, 150 N)

3. Supóngase que W1, en la misma figura,

fuerza de 500 N. Encuéntrense los valores de W2

y W3 si el sistema está colgando en equilibrio como se muestra. (288 N, 384 N)

4. Si en la figura siguiente, la fricción entre el bloque

y el plano inclinado es despreciable, ¿cuál debe ser

el peso W si se quiere que el bloque de 200 N

permanezca en reposo? (115 N)

5. El sistema que se muestra en la misma figura

permanece en reposo cuando W = 220N. ¿Cuál es

la magnitud de la fuerza de fricción sobre el bloque

de 200 N? (105 N)


6. Encuéntrese la

fuerza normal que

actúa sobre el

bloque en cada una

de las situaciones de

equilibrio que se

muestran en la

figura siguiente. (34

N; 46 N; 91 N)

7. El sistema de la figura siguiente está

en equilibrio, a) ¿cuál es el máximo

valor que puede tener W, si la fuerza

de fricción sobre el bloque de 40 N no

puede exceder de 12 N?, b) ¿cuál es el

valor del coeficiente de roce estático

entre el bloque y la mesa? (6,9 N; 0,3)

8. Dos masas, m1 y m2, situadas

sobre una superficie horizontal sin

fricción se conectan mediante una

cuerda sin masa. Una fuerza, F, se

ejerce sobre una de las masas a la

derecha. Determine la aceleración

del sistema y la tensión, T, en la

cuerda.

9. Un pequeño insecto es colocado ente

dos bloques de masas m1 y m2 (m1 > m2) sobre una mesa sin

fricción. Una fuerza horizontal, F, puede

aplicarse ya sea a m1, o a m2. ¿En cuál de los dos casos el insecto tiene mayor

oportunidad de sobrevivir? (F sobre m1)

10. Un bloque se desliza hacia abajo por un plano sin fricción que tiene una inclinación de 15º.

Si el bloque parte del reposo en la parte superior y la longitud de la pendiente es 2 m,

encuentre: a) la magnitud de la aceleración del bloque, y b) su velocidad cuando alcanza el

pie de la pendiente.


PROBLEMAS TIPO II

1. Un bloque de masa 2 kg se

suelta del reposo a una altura

de 0,5 m de la superficie de

una mesa, en la parte superior

de una pendiente con un

ángulo de 30º. La pendiente

está fija sobe una mesa de

altura de 2m y no presenta

fricción.

Determine:

La aceleración del bloque cuando se desliza hacia abajo de la pendiente. B) ¿Cuál es la velocidad

del bloque cuando deja la pendiente? C) ¿A qué distancia de la mesa el bloque golpeará el suelo?

D) ¿Cuánto tiempo ha transcurrido entre el momento en que se suelta el bloque y cuando golpea

el suelo? E) ¿La masa del bloque influye en cualquiera de los cálculos anteriores? (a) 4,9 m/s2,

b) 3,13 m/s, c) 1,35 m, d) 1,14 s, e) no)

2. En la figura se muestran dos masas

conectadas por medio de una cuerda sin

masa que pasa sobre una polea sin

masa. Si la pendiente tampoco presenta

fricción y si m1 =

2 kg, m2 = 6k y a = 55º, encuentre: a) la

magnitud de la aceleración de las

masas, b) la tensión en la cuerda, c) la

velocidad de cada masa 2 s después de

que aceleran desde el reposo.

La masa m1 sobre una mesa horizontal sin fricción se

conecta a la masa m2 por medio de una polea sin masa y

una polea fija sin masa como se muestra en la figura. Si a1 y

a2 son las magnitudes de las aceleraciones de m1 y m2

respectivamente, ¿cuál es la relación entre estas

aceleraciones? Determine expresiones para b) las tensiones

en las cuerdas y c) las aceleraciones a1 y a2 en función de

m1, m2.


3. Un bloque que cuelga, de 8,5 kg, se conecta por medio de una cuerda que pasa por una polea a un bloque de 6,2 kg que se desliza sobre una mesa plana. Si el coeficiente de roce durante el deslizamiento es 0,2, encuentre la tensión en la cuerda. (36,9 N)

4. En la figura se muestran tres masas conectadas sobre una mesa. La mesa tiene un coeficiente de fricción de deslizamiento de 0,35. Las tres masas son de 4 kg, 1 kg y 2 kg respectivamente, y las poleas son sin fricción. a) Determine la aceleración de cada bloque y sus direcciones, b) determine las tensiones en las dos

5. Los tres bloques de la figura están conectados por medio de cuerdas sin masa que pasan por poleas sin fricción. La

aceleración del sistema es 2,35 m/s2 a la

izquierda y las superficies son rugosas. Determine: a) las tensiones en las cuerdas b) el coeficiente de fricción cinético entre

los bloques y la superficie.

(T1 = 74,5 N, T2 = 34.7 N, μ = 0,572)


EJERCICIOS DE ENERGÍA

6. 1.- María y José juegan deslizándose por un tobogán de superficie lisa. Usan para ello un deslizador de masa despreciable. Ambos parten del reposo desde un punto A, que se encuentra a 12 m del nivel del suelo. En la base del tobogán está colocado un gran resorte de constante k = 14400 N/m, que los detiene en su movimiento. José se tira primero. María se tira después. Luego ambos se tiran juntos por el tobogán.

a) Si la masa de José es 60 kg, determine la compresión del resorte producida por él.

b) Si María comprime el resorte en 90 cm, determine la masa de María.

c) Calcule la compresión del resorte producida cuando se tiran juntos.

2.- Un cuerpo de 0,2 kg cae libremente desde una altura de 3 m sobre un montón de arena. Si

el cuerpo penetra 3 cm en la arena antes de detenerse, determine la fuerza media que ejerció

la arena sobre él. Resuelva el problema usando el teorema del trabajo y la energía y también

usando cinemática y las leyes de Newton.

3.- Se lanza una pelota de 0,2 kg con una velocidad inicial de 25 m/s formando un ángulo de 53°

hacia arriba respecto a la horizontal. a) ¿Cuál es la energía mecánica total inicialmente? b) ¿Cuál

es la energía cinética mínima durante el vuelo de la pelota? ¿En qué punto tiene su energía

cinética mínima? c) ¿Cuál es la energía potencial máxima de la pelota durante su vuelo? d) Hallar

la altura máxima alcanzada por la pelota.

EJERCICIOS DE TRABAJO

a) ¿Qué trabajo se necesita realizar para extraer agua de un pozo en un recipiente que tiene

5dmᶾ de agua?, la profundidad a la que se encuentra el agua es de 5m.

b) ¿Qué trabajo hay que realizar para arrastrar un saco de arroz de 40kg a lo largo del piso una

distancia de 5m y luego subir al balde de una camioneta que tiene 1m de altura?

h

A

B

k


c) Un escritorio de 25kg de masa arrastra por el piso con velocidad constante, mediante una

cuerda que forma un ángulo de 40° con la horizontal, si el coeficiente de rozamiento por

deslizamiento es de 0.4, determinar el trabajo para arrastrar la caja una distancia de 10m

d) Una caja de madera cuyo peso es de 600 N se desliza hacia arriba sobre un tablón de 6m de

largo, que forma un ángulo de 30° con el piso, el coeficiente de rozamiento es 0.25. ¿Cuál es el

trabajo que se realiza para subirlo por el tablón con velocidad constante?

e) Sobre un cuerpo de 80kg, se aplica una fuerza de 500 N como se indica en la figura, formando

un ángulo de treinta grados con la horizontal, se considera el rozamiento despreciable, y el

cuerpo se desplaza 22 metros horizontalmente, ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza?

f) En relación al grafico. ¿Cuál es el trabajo realizado por el peso del cuerpo?

EJERCICIOS DE ENERGÍA

1.Un mono de 6kg se balancea de una rama y pasa a otra 1.2m mas alta ¿Cuál es el cambio de

energía potencial?

2. ¿Cuánto de energía potencial adquiere un salto de garrocha de 58 kg si su centro de masa se

eleva aproximadamente 4m durante el salto?

3. Una persona de 1.60m de estatura levanta un libro de 2.10kg hasta una altura de 2.20 m

sobre el piso. ¿Cuál es la energía potencial del libro en relación con (a) el piso y (b) la coronilla

de su cabeza?

4. Un cuerpo de 4.5kg se lanza verticalmente hacia arriba hasta alcanzar los 5m. ¿Cuál es la

energía potencial del cuerpo cuando ha alcanzado la altura máxima? ¿Cuál es la energía

potencial cuando ha subido solo los 2/3 de la altura total?


5. Elabore un grafico que relacione la energía potencial y tiempo transcurrido ( en intervalos de

0,2s) si se trata de una pelota de 0.5kg que cae desde una altura de 12m

6. Un avión de 25000 kg vela en una altura de 3km. ¿Cuál es la energía potencial del avión?¿Cual

es el cambio de su energía potencial si desciende a una altura de 1.2km con respecto a la

superficie terrestre?

PREGUNTAS

1.Para realizar un ____________________ es necesario aplicar una fuerza lo cual produce un

_________________

a) desplazamiento – trabajo

b) esfuerzo – desplazamiento

c) proyecto – tiempo

d) trabajo – desplazamiento

2. Un estudiante tiene que subir al tercer piso con su mochila , cuyo peso es de 250 N

a) Realiza menor trabajo si divide el peso de su mochila en dos partes y sube dos veces

b) Realiza menor trabajo si sube despacio por las gradas

c) Realiza menor trabajo si sube corriendo por las gradas

d) Realiza el mimo trabajo si sube despacio o corriendo

4. Un foco de 100 W se mantiene encendido durante 4 horas, la energía consumida en kWh, es

a) 0,4 k W h b) 400 kWh

c) 25kWh c) 0,25 kWh

5.Un cuerpo ce en 5 segundos partiendo del reposo. ¿ Cual es su energía cinética al llegar al

suelo?, la masa es de 100g.

a) 12 J b) 500 J

c) 120,5 J d) 2,05 J

6. La potencia de un motor Mercedes Benz es de 120 HP, ¿ que fuerza realiza el motor para

recorrer 500 m en 13,5 s?


a) 2417,04 N b) 8,88 N c) 6750 N d) 56,25 N

7. Para que un objeto se desplace 2,55 m , verticalmente hacia arriba, se realiza un trabajo de 5J

¿Cual es la masa del cuerpo?

a) 5kg b) 25kg

c) 1,96kg d) 0,2kg

8. Se lanza un objeto de 2kg y alcanza una altura de 2,3 m con respecto al piso, el trabajo

realizado por la gravedad es:

a) 45,08 J b) 4,6 J

c) .45,08 J d) -4,6 J

PROBLEMAS DE APLICACIÓN

1.En un ascensor de 100kg con capacidad para 8 personas (de 50kg cada una) sube 20 m en 10

s ¿Cuál es la potencia mínima del motor que se requiere

2. Cinco focos de 100W cada uno permanece encendido 6 horas en promedio, durante el dia,

un televisor de 180 W permanece encendido 3 horas y una lavadora de 600 W una hora. ¿Cuánto

cuesta la energía consumida durante un dia? ¿Durante un mes?

3. Una fuerza neta de 20 N se aplica horizontalmente sobre un cuerpo de 8kg que inicialmente

se encuentra en reposo. La fuerza mueve el cuerpo una distancia de 10 m. Calcular el trabajo

realizado por la fuerza y su energía cinética final.

4. Sobre un cuerpo de 3 kg se encuentra inicialmente en reposo, se aplica una fuerza de 80 N

que forma un ángulo de 50° con la horizontal ; si la fuerza mueve el cuerpo una distancia de 8m

sobre una superficie cuyo coeficiente de razonamiento es 0,20. Calcule:

a) El trabajo realizado por la fuerza

b) El trabajo realizado por la fuerza de razonamiento

c) La velocidad final del cuerpo

d) La energía cinética final del cuerpo

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