Trabajo y energía:teoría

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Trabajo y energía II:ejercicios

Resolveremos un ejercicio modelo de energía mecánica. Analizaremos el concepto de potencia de una máquina.

Trabajo y energía I:conceptos

Introduciremos los conceptos de trabajo, energía y potencia en la física. Veremos qué diferencia existe entre trabajo y energía. Aprenderemos sobre la energía potencial gravitatoria, la energía cinética y la energía mecánica.

PRÁCTICO 4: Movimiento Circular

Práctico 4: Movimiento Circular

 

1) Determinen cuales de las siguientes expresiones son verdaderas. Justifiquen sus respuestas.

a) Cuando un cuerpo realiza un movimiento circular variado, su aceleración es tangente a la circunferencia.

b)Cuando la aceleración angular del cuerpo es constante, el módulo de la componente tangencial de la aceleración es constante.

c) Si el módulo de la velocidad lineal de un cuerpo se mantiene constante, su aceleración tangencial vale cero.

2) Un disco de 10 cm de radio parte del reposo y comienza a girar alrededor de un eje horizontal que pasa por su centro, con una aceleración angular constante de 2 rad/s 2. un punto P en el vorde del disco se encuentra al iniciarse el movimiento en la misma vertical del centro y encima de él. Calcúlese al cabo de un segundo. a) La posición al cabo de un segundo,b)su aceleración centrípeta,c) la aceleración tangencial,d)la aceleración resultante.Rta: 1 rad; 0,4 m/s²;0,2 m/s²;0,447 m/s².

3)Un ciclista y su máquina pesan en conjunto 80 kgf y recorren una pista circular de 2,4 m de radio.La velocidad en el punto más bajo es de 9,8 Ö2 m/s.a) Calcular la aceleración centrípeta en el punto más alto,b)Hallar la fuerza que ejerce la pista sobre la bicicleta en el punto más alto,c) ¿Con qué fuerza presiona la bicicleta contra la pista?d) ¿Cuál es la velocidad que ha de tener la bicicleta en el punto más alto para no despegarse de la pista?Rta: 9,899 m/s; 253,333 kgf;a cargo del alumno; 4,85 m/s.

4) Un automóvil cuyas ruedas tienen un radio de 30 cm, marcha a 50 km/h, en cierto momento su conductor acelera hasta alcanzar 80 km/h, empleando en ello 20 s. Calcular la aceleración angular de las ruedas y el número de vueltas que dio en ese tiempo. Rta: 1,39 rad/s², 191,6

5) El móvil P, describe un movimiento circular horizontal uniforme de 0,5 m de radio, efectuando 5 vueltas por segundos. Calcular la aceleración centrípeta cuando pasa por el punto A. Rta: 493,48 m/s²

 

6) Una rueda de la fortuna gira 4 veces cada minuto y tiene un diámetro de 18 m.a) ¿Cuál es la aceleración centrípeta del pasajero? Qué fuerza ejerce el asiento sobre un pasajero de 40 kg: b) en el punto más bajo del viaje, c) en el punto más alto,d) ¿ qué fuerza ejerce el asiento sobre un viajero cuando este se encuentra a la mitad entre los puntos más alto y más bajos?Rta: 1,57 m/s²

454,8 N; 329,2N; 397 N

7) Un carro de montaña rusa tiene una masa de 500 kg cuando está lleno de pasajeros. a) Si el vehículo tiene una rapidez de 20 m/s. En el punto A,a) ¿cuál es la fuerza ejercida por la pista sobre el vehículo en ese punto.b)¿ cuál es la rapidez máxima que el vehículo alcanza en B y continúa sobre la pista? Rta: 2900 N; 12,12 m/s.

8) En el modelo atómico de Bohr del átomo de hidrógeno, la rapidez del electrón es aproximadamente 2,2 x 10⁶ m/s. Encuentre: a) La fuerza que actúa sobre el electrón cuando esto giran en una órbita circular de 0,53 x 10^-10 m de radio. b)La aceleración centrípeta del electrón. Masa e- = 9,11 x 10 ^-31 kg. Rta: 83,192 x 10^-9 N; 9,132 x 10²² m/s²

Introducción a la fuerza centrípeta I

Guía 3: Impulso y Cantidad de Movimiento

Universidad de Concepción del Uruguay                                            Ingeniería Agronómica                                                            

 Física                                                               

  Prof: María Elena Ramounat

  Prof: Luis Asin

Guía 3

Impulso y Cantidad de Movimiento

1-Determinar el impulso que produjo una fuerza horizontal constante, tal que aplicada a un objeto de 6 kg que estaba en reposo sobre un plano horizontal sin rozamiento le hizo recorrer 5 m en 2s. Rta: 30 kg m/s

2- Juan avanza en línea recta con su automóvil a una velocidad V_o y el conjunto Juan automóvil tiene una masa m_o, ¿ En qué situación es mayor el vector impulso que recibe el conjunto?

a-Choca contra una pared y rebota retrocediendo con una velocidad 10 veces menor.

b-Choca contra una pared y queda detenido.

c-Frena hasta detenerse para que pase una anciana.

d-Acelera en el mismo sentido duplicando la velocidad.

e-Prosigue la marcha a igual velocidad.

3)Con cada latido del corazón se expulsan alrededor de 0,07 kg de sangre desde el ventrículo izquierdo a la aorta a una velocidad de unos 0,30 m/s. Si el cuerpo está completamente aislado de fuerzas externas, retrocederá con una velocidad V₂, hallar la velocidad de retroceso para una persona de 70 kg. Rta: -3x10^-4m/s.

4-Un tronco de árbol, de 50 kg, se desplaza flotando en un río a 10 m/s, un cisne de 10 kg intenta aterrizar en el tronco mientras vuela a 10 m/s en sentido contrario al de la corriente,sin embargo resbala en el tronco, saliendo por el otro extremo a 4m/s. Calcula la velocidad en que se moverá el tronco en el instante en que el cisne lo abandona.Rta: 8,8 m/s

5-Un automóvil de 1500 kg de masa choca contra un muro, la velocidad inicial es -15m/s y la velocidad final es 2,6 m/s. Si el choque dura 0,15 s, encuentre el impulso debido a éste y la fuerza promedio ejercida sobre el automóvil. Rta: 26400 N s; 176000N

6- Se lanza una bola de 0,1 kg en línea recta hacia arriba en el aire con una rapidez inicial de 15 m/s. Encuentre la cantidad de movimiento de la bola, a) en su máxima altura , b)a la mitad de su camino hacia el punto máximo?

7- a) Si la cantidad de movimiento de un objeto se duplica en magnitud.¿ Qué ocurre con su energía cinética? B) Si la energía cinética de un cuerpo se triplica, ¿qué sucede con su cantidad de movimiento?

8)a) Una partícula de masa m se mueve con un momento P, a) muestre que la energía cinética de la partícula está dada por: K = p²/ 2m

b) Expresa la magnitud del momento de la partícula en términos de la energía cinética y su masa.

9) Una pelota de 0,15 kg de masa se deja caer del reposo desde una altura de 1,25 m,rebota en el piso alcanzando una altura de 0,96 m. ¿ Qué impulso le dio el suelo a la pelota?Rta: -0,09kg m/s

10) Un automóvil de 1000 kg llega a la bocacalle en un cruce, moviéndose a 2m/s en dirección Norte- sur y, también llega un camión de 3000kg, moviéndose a 0,5 m/s en dirección Oeste-este. Determinar la cantidad de movimiento de cada uno. Suponiendo que chocan y quedan enganchados, determinar con qué velocidad se moverán un instante después de chocar.Rta: 0,625 m/s

12)Un jugador de futbol americano de 90 kg corre al este con una velocidad de 5 m/s, es atajado por un oponente de 95 kg que corre al norte con una velocidad de 3 m/s.Si la colisión es perfectamente inelástico, a) calcule la velocidad y la dirección de los jugadores inmediatamente después del choque,b) determine la energía mecánica perdida como resultado de la colisión. Rta: 2,87 m/s; 790,59 J