Resoluciones Segundo Parcial de Física 1_ Comisiones 1K2 y 1K4

Vista previa del material en texto

SEGUNDO PARCIAL DE FÍSICA 1- COMISIONES 1K2 Y 1K4 – RESOLUCIONES 
PUNTAJES: EJERCICIOS 2.5 C/U PREGUNTAS TEÓRICAS 0.5 C/U 
 
 
TEMA 1 
 
En la figura se observan dos bloques de diferente 
materiales unidos por una cuerda ligera, 
que se deslizan hacia abajo por un plano inclinado un ángulo 𝜃 = 32° 
con respecto a la horizontal. 
 Las masas de los dos bloques son iguales 
 𝑚𝐴 = 𝑚𝐵 = 0.5 𝑘𝑔 y 𝜇𝐴 = 0.2 y 𝜇𝐵 = 0.3 
determine 
La aceleración de los bloques y b) la tensión en la cuerda 
 
 
Opciones 
a = 3.1 m s2⁄ T = 2.1 N ok 
 
a = 7 m s2⁄ T = 8 N 
 
a = 9.14 m s2⁄ T = 29 N 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resolución 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cuando una masa m se asienta sobre un resorte éste se comprime una distancia d de su longitud 
no deformada. (se asienta en reposo). Suponga ahora, que la masa se libera desde el reposo 
cuando apenas toca el resorte no deformado. La distancia D que el resorte se comprime antes de 
que sea capaz de detener la masa es igual a la distancia d. 
 
 
V o F (falso) 
Resolución 
En la situación de la masa sobre el resorte en el reposo 
 
Encontramos D por conservación de la energía 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMA 2 
 
El coeficiente de fricción estática entre 𝑚𝐴 es de 0.40, y el coeficiente de Fricción cinética es de 
0.30 
a)¿Qué valor mínimo de 𝑚𝐴 Impedirá que el sistema empiece a moverse? 
b)¿Qué valores de 𝑚𝐴 mantendrán al sistema moviéndose con rapidez constante? 
 
 
 
mA>= 5 kg, b) mA= 6.7 kg ok 
mA>= 15 kg, b) mA= 20 kg 
mA>= 8 kg, b) mA= 7 kg 
 
Resolución 
 
a) Para que mB no se mueva la tensión debe ser igual a el PB. Para que mA no se mueva 
la tensión debe ser igual a la fuerza de fricción estática. Además, PA = N porque está 
en equilibrio en el eje y 
 
 
 
b) Para mover mB con velocidad constante la tensión debe ser igual al PB. Para que mA 
se mueva a velocidad constante la tensión debe ser igual a la fuerza de fricción 
cinética. Además PA = N porque está en equilibrio en el eje y 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En la figura se muestra una montaña rusa con un carrito que sube hasta el punto 1 de donde se 
libera del reposo. Suponiendo que no hay fricción calcule la rapidez en los puntos, 2, 3, y 4 
 
 
 
Resolución 
 
 
V(punto2)=25m/s, V(punto3) = 11 m/s y V(punto4)= 19m/s ok 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMA 3 
Dos masas mA=2.0 kg y mB= 5 kg están sobre planos inclinados y se conectan entre sí mediante 
una cuerda. El coeficiente de fricción cinética entre cada masa y su plano es 0.3. Si mA se mueve 
hacia arriba y mB se mueve hacia abajo determine la aceleración del sistema. 
 
 
𝑎 = −2.2 m s2⁄ ok 
𝑎 = 8.6 m s2⁄ 
𝑎 = −9.8 m s2⁄ 
𝑎 = −0.2 m s2⁄ 
 
 
 
 
Resolución 
 
 
 
Definimos la dirección positiva de las x como la dirección de movimiento de cada bloque (derecha 
para el bloque A y a la izquierda para el bloque B). 
 
 
 
 
Un bloque de masa m está unido al extremo de un resorte (constante de rigidez k. A la masa se le 
da un desplazamiento inicial x0 desde su posición de equilibrio y una rapidez inicial v0. Ignorando 
la fricción y la masa del resorte, use métodos de energía para encontrar a) la expresión de la 
rapidez máxima 
 
 
Resolución 
Recuerde que como sólo operan fuerzas conservativas la rapidez es máxima es decir 
la K es máxima cuando Ue es mínima es decir cuando x0 = 0 
 
 
𝑣𝑚á𝑥 = √𝑣0
2 +
𝑘
𝑚
𝑥0
2 ok 
𝑣𝑚á𝑥 = √2𝑣0
2 −
𝑘
𝑚
 
𝑣𝑚á𝑥 = √𝑣0
2 + 𝑥0
2 
𝑣𝑚á𝑥 = (𝑘/𝑚)2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMA 4 
 
 
a) Suponga que el coeficiente de fricción cinética entre mA y el plano es de 0.15 y las 
masas de los dos bloques = 2.7 kg. Mientras mB se mueve hacia abajo, determine 
la magnitud de la aceleración del sistema. El ángulo del plano inclinado con la 
horizontal es de 34° 
b) ¿Cuál es el valor mínimo del coeficiente de fricción cinética que hará que el sistema 
no acelere? 
 
 
 
𝑎) 𝑎 = 1.6 𝑚 𝑠2⁄ 𝑏)𝜇𝑘 = 0.53 ok 
𝑎) 𝑎 = 2 𝑚 𝑠2⁄ 𝑏)𝜇𝑘 = 0.3 
𝑎) 𝑎 = −6 𝑚 𝑠2⁄ 𝑏)𝜇𝑘 = 0.8 
𝑎) 𝑎 = 14 𝑚 𝑠2⁄ 𝑏)𝜇𝑘 = 53 
 
Resolución 
 
 
 
 
 
 
Un artista de trampolín de 72 kg salta verticalmente hacia arriba desde la parte 
superior de una plataforma con una rapidez de 4.5 m/s . a) ¿Con qué rapidez llega él 
al trampolín, que se encuentra 2 m abajo? 
 
 
 
V=7.7 m/s 
 
Resolución 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PREGUNTAS DE TEORÍA 
 
*En los ejercicios de física 1 que estamos resolviendo tomamos como marco de referencia inercial 
a: 
 La tierra (a menos que indiquemos otras condiciones por ejemplo otro planeta) OK 
 El eje de coordenadas 
 Los observadores 
 Nada, no hace falta indicar ningún marco de referencia inercial porque ya sabemos que las 
leyes de Newton se cumplen en cualquier parte 
 Ninguna de las opciones es la correcta 
 
*En la figura se muestra un motor de un automóvil, que cuelga de cadenas y se encuentra en 
equilibrio. Y en el otro gráfico se ve el diagrama del cuerpo libre para el anillo de las cadenas. 
Indique si es correcto (verdadero) o incorrecto (falso) 
 
 
Falso 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*Para el sistema manzana/mesa indique verdadero o falso la representación de todos pares 
acción reacción del mismo. 
 
 
verdadero 
 
 
*Si arrojamos en un tubo de 15 m de altura, relleno con glicerina 
 (𝜌 = 1.26 𝑔 𝑐𝑚3⁄ a 20°C) y con un cronómetro tomamos 
el tiempo en segundos que le toma recorrer cierta altura del tubo a los objetos que arrojamos. Estos 
objetos son 
un cubo pequeño de aluminio (cada lado 1cm) 
 La densidad del aluminio a 20°C es 𝜌 = 2.7 𝑔 𝑐𝑚3⁄ 
 una esfera de plomo de radio 1 cm, con densidad a 20°C 𝜌 = 11.3 𝑔 𝑐𝑚3⁄ . 
En estas condiciones, elija una de las afirmaciones sobre la velocidad terminal de estos objetos 
 
 Ambos tendrán la misma velocidad terminal porque el cubo y la esfera tienen dimensiones 
alrededor de 1cm y el medio en el que caerán es el mismo (glicerina) 
 Ambos objetos tendrán diferentes velocidades terminales aun siendo el fluido (glicerina) el 
mismo porque la ecuación considera las características del objeto desde su geometría 
hasta sus propiedades según el material (OK) 
 Ninguna de las opciones es correcta (no podemos afirmar ni negar nada sobre la velocidad 
terminal de los objetos porque nos faltan datos para hacer los cálculos) 
 
 
 
 
* 
 Es el teorema del trabajo y la energía cinética para fuerza variable 
 Es el teorema del trabajo y la energía cinética para fuerza constante, pero trayectoria 
variable 
 Ninguna de las opciones es la correcta OK 
 Es el teorema del trabajo y la energía cinética para fuerza variable y trayectoria variable 
 
 
*En la definición de energía potencial el signo negativo de ∆Ugrav significa. 
 Que la fuerza que realiza trabajo es conservativa por eso como en la fuerza del resorte 
aparece el signo negativo que siempre acompaña la fuerza por definición (éste es el caso 
del peso también) 
 Que la energía potencial elástica disminuye, mientras que la energía potencial gravitacional 
aumenta 
 Que la energía potencial elástica aumenta, mientras que la energía potencial gravitacional 
disminuye 
 Que la energía potencial elástica es nula 
 Ninguna de las anteriores es la correcta OK 
 
 
*Fx(x) = -dU(x)/dx representa 
 
 Que la fuerza conservativa siempre intenta llevar al sistema a un estado de energía 
superior 
 Que cualquier tipo de fuerza (conservativa o no) siempre intenta llevar al sistema a un 
estado de energía menor 
 Ninguna de las opciones es correcta (OK) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*Una fuerza es conservativa porque 
 
 El trabajo que realiza depende de los estados del sistemaentre los cuales queremos 
calcular dicho trabajo OK 
 Porque depende de la fuerza de gravedad para ser definida 
 Porque está definida por la energía interna de un sistema 
 Ninguna de las opciones es la correcta 
 
*La normal y el peso 
 Siempre son para acción reacción 
 Sólo son par acción reacción si el sistema (o el objeto) están en equilibrio 
 Nunca son par acción reacción OK 
 Ninguna de las respuestas es la correcta 
 
 
*La masa determinada en un sistema de referencia inercial 
 No es la misma masa determinada por la �⃗� 
 Es la misma masa al fin de cuentas la masa es una constante y es una cantidad vectorial 
 Es la masa inercial que no debe confundirse con la masa gravitatoria OK 
 Es la misma masa al fin de cuentas la masa es una constante y es una cantidad escalar 
 Ninguna de las opciones es la correcta 
 
*La fuerza Normal es 
 Siempre vertical 
 Siempre paralela al desplazamiento 
 Siempre para acción reacción del peso 
 Ninguna de las opciones es la correcta OK 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En la figura se muestra un motor de un automóvil, que cuelga de cadenas y se encuentra en 
equilibrio. Y en el otro gráfico se ve el diagrama del cuerpo libre para el anillo de las cadenas. 
Indique si es correcto (verdadero) o incorrecto (falso) 
Falso 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Una piedra girando en círculo, experimenta una fuerza centrípeta hasta que la cuerda se corta 
Cuando la cuerda se corta vemos en la gráfica que la piedra sigue moviéndose en línea recta 
(Haga de cuenta que Ud vé el fenómeno desde arriba) 
 
 Se mueve en línea recta a velocidad constante, porque la recta de acción de la velocidad 
queda determinada por su recta tangente en el momento de cortarse y porque se aplica la 
primera ley de Newton OK 
 Se mueve en línea recta a velocidad variable, la línea del dibujo es sólo una manera de 
representar y podría haberse representado de otra manera 
 Se mueve en línea recta con velocidad variable porque en la trayectoria circular su 
velocidad también era variable, porque si bien su rapidez era constante la dirección 
cambiaba a cada momento 
 Ninguna de las respuestas es la correcta 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Una mujer de 65 kg desciende en un elevador que tiene velocidad constante. Ella está parada sobre 
una báscula. 
 la mujer verá reflejada en la báscula el mismo valor que su peso porque el peso y la normal 
son par acción reacción 
 la mujer verá reflejada en la báscula el mismo valor que su peso porque el valor que ve en 
la báscula es la fuerza normal que es par acción reacción del peso 
 la mujer verá reflejada en la báscula el mismo valor que su peso porque la segunda ley de 
Newton se hace cero debido a la tasa de descenso de la velocidad constante OK 
 Ninguna de las opciones es correcta 
 
*El peralte existe para: 
 
 Las curvas con peralte ayudan a mantener a un móvil en la trayectoria circular al aparecer 
una componente de la normal en la dirección del radio de la trayectoria (OK) 
 Las curvas con peralte ayudan a aumentar la velocidad de un móvil en la trayectoria 
circular al anular la componente radial de la normal 
 Las curvas con peralte son simplemente una cuestión constructiva que no cambian en 
nada la trayectoria de un móvil en línea recta o curva 
 Las curvas con peralte ayudan a mantener a un móvil en la trayectoria circular porque la 
aceleración radial cambia de dirección al aparecer la normal con componentes. 
 Ninguna de las opciones es la correcta 
 
*Cuando resolvemos el teorema del trabajo y la energía cinética 
para fuerza variable llevamos ∆𝑙 → 0 esto es para 
 
 Poder hacer la integral únicamente para eso 
 Poder hacer representativo el trabajo al área debajo de la curva 
 Poder considerar a la fuerza variable “como si fuese constante” en el límite en el que los 
segmentos (del desplazamiento) son infinitesimalmente pequeños y luego aplicar el 
teorema del valor medio porque la fuerza sigue siendo variable OK 
 Ninguna de las opciones es la correcta 
 
 
*Una fuerza es conservativa porque 
 
 El trabajo que realice depende de los estados del sistema entre los cuales queremos 
calcular dicho trabajo OK 
 Porque depende de la fuerza de gravedad para ser definida 
 Porque está definida por la energía interna de un sistema 
 Ninguna de las opciones es la correcta 
 
*La energía potencial 
 
 Sólo es definida para la fuerza de gravedad porque es conservativa 
 Puede ser definida para cualquier fuerza como por ejemplo el rozamiento 
 Sólo es definida para cualquier tipo de fuerza conservativa 
 Ninguna de las anteriores es la correcta 
 Sólo es definida para cualquier tipo de fuerza conservativa, aunque la hemos estudiado 
unicamente para la fuerza de gravedad y la fuerza del resorte OK 
 
*La normal y el peso 
 Siempre son para acción reacción 
 Sólo son par acción reacción si el sistema (o el objeto) están en equilibrio 
 Nunca son par acción reacción OK 
 Ninguna de las respuestas es la correcta 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*En la figura se muestra un motor de un automóvil, que cuelga de cadenas y se encuentra en 
equilibrio. Y en el otro gráfico se ve el diagrama del cuerpo libre para el anillo de las cadenas. 
Indique si es correcto (verdadero) o incorrecto (falso) 
Falso 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para la figura de un alpinista subiendo una pendiente que hace un ángulo 𝜃 
Con el eje de las x. La mochila que carga el alpinista tiene 15 kg. 
La pendiente tiene altura h = 10 m . 
En esas condiciones 
 El alpinista y la fuerza de gravedad hacen trabajo sobre la mochila OK 
 La mochila hace trabajo sobre el plano 
 Como es pendiente solamente hay trabajo de la fuerza de gravedad, que es el trabajo que 
hace la mochila 
 Ninguna de las opciones es correcta 
 
 
*Fx(x) = -dU(x)/dx representa 
 
 Que la fuerza conservativa siempre intenta llevar al sistema a un estado de energía 
superior 
 Que cualquier tipo de fuerza (conservativa o no) siempre intenta llevar al sistema a un 
estado de energía menor 
 Ninguna de las anteriores es correcta (OK) 
 
*Como las fuerzas conservativas se definen en función de la posición y la energía potencial puede 
ser definida a partir de la fuerza conservativa y la posición, entonces es posible encontrar la 
fuerza a partir de la siguiente ecuación Fx(x) = -dU(x)/dx 
V O F