02 Rubrica Solemne 2 CFIS 023 - FMF 024 201820

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FORMA 1509 
Departamento de Ciencias Físicas 
Física general 
Solemne 2 – CFIS 023 - FMF 024 
 
Nombre: …………………..…………………………. RUT: ……………………… Firma: …..…...…….……. 
 
Logros de Aprendizaje 
 Resolver problemas de cinemática en 1 dimensión con aceleración constante. 
 Construir, analizar e interpretar gráficos del movimiento rectilíneo uniforme acelerado. 
 Construir, analizar e interpretar Diagramas de Cuerpo Libre de sistemas mecánicos simples. 
 Analizar sistemas mecánicos simples usando las leyes de Newton. 
 Aplicar los conceptos de trabajo mecánico y energía cinética a la resolución de problemas. 
 Aplicar el concepto de conservación de energía mecánica a la resolución de problemas. 
 
Indicaciones: 
 El uso del teléfono celular está prohibido por el tiempo que dura la prueba, éste debe estar apagado y guardado 
en su mochila o bolso (No en bolsillos de su ropa), si se sorprende a alguien con celular será calificado con nota 
1.0. 
 La prueba contempla dos ítem, alternativas 60% y desarrollo 40% 
 Responda el ítem de alternativas usando sólo lápiz de mina. 
 Coloque su nombre, RUT e información del curso en la hoja de respuesta para las alternativas. 
 Marque sólo una respuesta por cada pregunta en el ítem de alternativas, cada alternativa vale 0,5 puntos. 
 Los resultados finales en los problemas de desarrollo debe ser escrito con lápiz pasta y encerrados en un 
rectángulo. 
 TIEMPO TOTAL 90 minutos: Ítem alternativas 55 minutos – Problemas de desarrollo 35 minutos. 
 
 Para todos los casos use: 𝑔 = 10 
𝑚
𝑠2
 
FORMA 1509 
1) La esfera A se mueve con M.R.U. y la esfera B con M.R.U.A. Escoja 
la alternativa que presenta los gráficos rapidez en función del tiempo 
para cada esfera. 
 
 
 
Solución (D) 
 
2) Un cuerpo se mueve por un plano inclinado, sin roce, tal como muestra la figura. Marque la proposición correcta de 
acuerdo a la figura mostrada. 
 
a) El cuerpo tiene rapidez constante 
b) La rapidez del cuerpo aumenta a medida que baja 
c) El cuerpo se detendrá en algún punto del plano inclinado 
d) La rapidez del cuerpo disminuye a medida que baja 
e) Todas las proposiciones son falsas. 
 
 
3) Se lanza una piedra verticalmente hacia arriba, alcanzando una altura máxima de 10 metros. Escoja la alternativa que 
mejor represente la gráfica rapidez en función del tiempo. 
 
 
Solución (E) 
FORMA 1509 
 
4) La ecuación itinerario de un cuerpo que describe un movimiento rectilíneo es : 𝑥(𝑡) = (8 ∙ 𝑡2 + 6 ∙ 𝑡 − 4) (𝑚). 
Determina la distancia que recorre el cuerpo entre 𝑡 = 0 𝑠 y 𝑡 = 1 𝑠. 
a) 0 𝑚 
b) 4 𝑚 
c) 𝟏𝟒 𝒎 
d) 18 𝑚 
e) 22 𝑚 
 
 
5) Una esfera de masa m se suspende de un hilo inextensible desde el techo de una 
habitación, a la esfera se le aplica una fuerza horizontal F y se mantiene en equilibrio, 
tal como se muestra en la figura. De los diagramas de fuerza que se presentan, escoja 
el que más se aproxima al diagrama de las fuerzas que actúan sobre la esfera. 
 
 
 
Solución (B) 
 
6) La figura muestra una caja de 2 𝑘𝑔 de masa, sobre ella actúan dos fuerzas horizontales en el sentido que indica el 
dibujo. Si la superficie es lisa, ¿Cuál será la aceleración que adquiere la caja? 
a) 1 
𝑚
𝑠2
 
b) 2 
𝑚
𝑠2
 
c) 𝟒 
𝒎
𝒔𝟐
 
d) 6 
𝑚
𝑠2
 
e) 8 
𝑚
𝑠2
 
 
 
FORMA 1509 
7) Un cuerpo de 20 kg está suspendido del techo por una cuerda inextensible, tal como muestra la figura. ¿Cuál es la 
fuerza neta que actúa sobre el cuerpo? 
a) 2000 𝑁 
b) 200 𝑁 
c) 20 𝑁 
d) 2 𝑁 
e) 𝟎 𝑵 
 
 
 
 
8) Para el sistema de la figura, las masas están conectadas por una cuerda ideal y se mueve aceleradamente a la derecha 
con una magnitud de 3 
𝑚
𝑠2
. ¿Cuál es el valor de la tensión de la cuerda que conecta ambas masas? Las superficies no 
tienen roce. 
a) 30 𝑁 
b) 𝟐𝟒 𝑵 
c) 8 𝑁 
d) 6 𝑁 
e) 2 𝑁 
 
 
 
 
 
9) El bloque se traslada por el plano inclinado entre los puntos A y C. ¿Cuál es el trabajo mecánico realizado por la 
fuerza de 20 N que actúa paralela al plano inclinado? (El ángulo en B es recto) 
a) 20 𝐽 
b) 60 𝐽 
c) 80 𝐽 
d) 𝟏𝟎𝟎 𝑱 
e) 140 𝐽 
 
 
 
FORMA 1509 
10) Sobre el cuerpo de la figura actúan 4 fuerzas, en la dirección y sentido que indica la figura. El cuerpo se traslada entre 
los puntos A y B separados una distancia de 10 m. Si la magnitud de la fuerza uno es 𝐹1 = 5 𝑁 . ¿Cuál es el trabajo 
realizado por 𝐹1? 
a) − 𝟓𝟎 𝑱 
b) −5 𝐽 
c) 0 𝐽 
d) 5 𝐽 
e) 50 𝐽 
 
 
11) La esfera de la figura tiene una masa 𝑚 = 2 𝑘𝑔, se desliza por el alambre desde A hasta C. Si no hay fricción y la esfera 
parte de A con una rapidez inicial de 𝑣𝐴 = 0 
𝑚
𝑠
 y llega al punto C con una rapidez de 𝑣𝐶 = √40 
𝑚
𝑠
. ¿Cuál es el valor 
de la altura ℎ2? Considere que ℎ1 = 4 𝑚 
 
a) 5 𝑚 
b) 4 𝑚 
c) 3 𝑚 
d) 𝟐 𝒎 
e) 1 𝑚 
 
 
 
12) Un carro se desliza por un riel sin roce desde una altura H, pasando por un tramo circular y luego continuando por 
un plano horizontal, tal como muestra la figura. ¿En qué punto de la trayectoria la energía cinética es máxima? 
a) En el punto P 
b) En el punto Q 
c) En el punto R 
d) En el punto S 
e) En el punto T 
 
 
 
 
 
FORMA 1509 
Problema 1 
Un automóvil debe levantar una masa de 200 kg, para 
ello se utiliza una cuerda inextensible, tal cual muestra 
la figura. 
Inicialmente el automóvil está en reposo en el punto 
A, luego para levantar la masa acelera, con aceleración 
constante, de tal forma que en el punto B tiene una 
rapidez de 15 
𝑚
𝑠
. Calcular: 
a) La tensión de la cuerda mientras el automóvil permanece en reposo (15 puntos) 
 
De la masa M se desprende: 𝑇 − 𝑀 ∙ 𝑔 = 0, pues M esta en reposo. 𝑇 = 𝑀 ∙ 𝑔 = 200 ∙ 10 = 2000 𝑁 
 
Plantea la ecuación de la fuerza neta 
para M en reposo y calcula de manera 
correcta el valor de la tensión de la 
cuerda. 
15 puntos 
Plantea la ecuación de la fuerza neta 
para M en reposo y no calcula de 
manera correcta el valor de la tensión 
de la cuerda. 
10 puntos 
Realiza un esbozo del DCL, pero no 
plantea la ecuación de fuerzas en 
reposo para M y no realiza ningún 
cálculo. 
5 puntos 
No realiza nada. 
 
 
 
0 puntos 
 
 
b) La aceleración del automóvil (15 puntos) 
 
𝑣𝐵 = 𝑣𝐴 + 𝑎 ∙ 𝑡 → 15 = 𝑎 ∙ 𝑡 → 𝑡 =
15
𝑎
 𝑥 = 𝑥0 + 𝑣0 ∙ 𝑡 +
1
2
∙ 𝑎 ∙ 𝑡2 → 𝑥 =
1
2
∙ 𝑎 ∙ 𝑡2 → 20 =
1
2
∙ 𝑎 ∙ (
15
𝑎
)2 
 
20 ∙ 2 = 𝑎 ∙
152
𝑎
 → 𝑎 = 5,6 
𝑚
𝑠2
 
 
Identifica claramente las ecuaciones 
de cinemática necesarias para 
desarrollar el problema, identifica y 
reemplaza de manera correcta las 
condiciones del problema en las 
ecuaciones y obtiene el valor 
correcto de la aceleración. 
15 puntos 
Identifica claramente las ecuaciones 
de cinemática necesarias para 
desarrollar el problema, identifica y 
reemplaza de manera correcta las 
condiciones del problema en las 
ecuaciones y obtiene un valor 
incorrecto de la aceleración. 
10 puntos 
Identifica claramente las ecuaciones 
de cinemática necesarias para 
desarrollar el problema, identifica y 
reemplaza solo algunas condiciones 
del problema en las ecuaciones y 
obtiene un valor incorrecto de la 
aceleración. 
5 puntos 
 
 
 
No realiza nada. 
 
 
 
0 puntos 
 
 
FORMA 1509 
c) El tiempo que tarda el automóvil en llegar a B (15 puntos) 
𝑣𝐵 = 𝑣𝐴 + 𝑎 ∙ 𝑡 → 15 = 𝑎 ∙ 𝑡 → 𝑡 =
15
𝑎
 → 𝑡 =
15
5,6
= 2,67 𝑠 
 
Identifica claramente las ecuaciones 
de cinemática necesarias para 
desarrollar el problema, identifica y 
reemplaza de manera correcta las 
condiciones del problema en las 
ecuaciones y obtiene el valor 
correcto del tiempo. 
15 puntos 
Identifica claramente las ecuaciones 
de cinemática necesarias para 
desarrollar el problema, identifica y 
reemplaza de manera correcta las 
condiciones del problema en las 
ecuaciones y obtiene un valor 
incorrecto del tiempo. 
10 puntos 
Identifica claramentelas ecuaciones 
de cinemática necesarias para 
desarrollar el problema, identifica y 
reemplaza solo algunas condiciones 
del problema en las ecuaciones y 
obtiene un valor incorrecto del 
tiempo. 
5 puntos 
 
 
 
No realiza nada. 
 
 
 
0 puntos 
 
 
d) La tensión de la cuerda mientras el automóvil se mueve entre A y B. (15 puntos) 
 
Cuando el automóvil se mueve entre A y B, la masa se mueve con la misma aceleración y si fuerza neta es: 
 
𝑇 − 𝑀 ∙ 𝑔 = 𝑀 ∙ 𝑎 → 𝐸𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 ∶ 𝑇 = 𝑀 ∙ 𝑎 + 𝑀 ∙ 𝑔 → 𝑇 = 200 ∙ 5,6 + 200 ∙ 10 = 3120 𝑁 
 
Plantea de manera correcta la 
ecuación de la dinámica de traslación 
para la masa M, reemplaza los valores 
y obtiene el valor correcto de la 
tensión de la cuerda. 
 
15 puntos 
Plantea de manera correcta la 
ecuación de la dinámica de traslación 
para la masa M, reemplaza los valores 
y obtiene un valor incorrecto de la 
tensión de la cuerda, por error en el 
cálculo anterior de la aceleración. 
10 puntos 
Plantea de manera correcta la 
ecuación de la dinámica de traslación 
para la masa M, reemplaza los valores 
y obtiene un valor incorrecto de la 
tensión de la cuerda, por error en el 
despeje de T. 
5 puntos 
 
No realiza nada. 
 
 
 
 
0 puntos 
 
 
 
 
 
 
 
FORMA 1509 
Problema 2 
Un cuerpo de 1 kg se suelta desde el punto A recorriendo 
el plano inclinado 60° respecto de la horizontal. La 
superficie es lisa entre A y B, pero rugosa entre B y C. Si el 
cuerpo se detiene en el punto C. 
 
a) El trabajo realizado por la fuerza peso en el tramo AB y BC (20 puntos) 
Tramo AB 
La dirección del peso y el plano inclinado forman un ángulo de 30°: 𝑊 = 𝑀 ∙ 𝑔 ∙ 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ ∙ cos 30° 
Pero: 𝑠𝑒𝑛 60° =
3
𝐴𝐵̅̅ ̅̅
 → 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ =
3
𝑠𝑒𝑛60°
= 3,46 𝑚 
𝑊 = 𝑀 ∙ 𝑔 ∙ 𝐴𝐵̅̅ ̅̅ ∙ cos 30° = 1 ∙ 10 ∙ 3,46 ∙ 𝑐𝑜𝑠30° = 30 𝐽 
Tramo BC 
En el tramo BC el peso y el desplazamiento son perpendiculares, entonces: 𝑊 = 0 𝐽 
Calcula correctamente el 
desplazamiento de la masa, 
identifica el ángulo entre la 
fuerza peso y el 
desplazamiento, y obtiene el 
valor correcto del trabajo del 
peso. (También se pudo 
obtener con 𝑀 ∙ 𝑔 ∙ ℎ), 
explica la razón del trabajo 
nulo en el tramo BC 
20 puntos 
Calcula incorrectamente el 
desplazamiento de la masa, 
identifica el ángulo entre la 
fuerza peso y el 
desplazamiento, y obtiene el 
valor incorrecto del trabajo 
del peso. 
Explica la razón del trabajo 
nulo en el tramo BC 
 
15 puntos 
Calcula correctamente el 
desplazamiento de la masa, 
equivoca el ángulo entre la 
fuerza peso y el 
desplazamiento, y obtiene el 
valor incorrecto del trabajo 
del peso. No menciona que 
el trabajo es nulo en el tramo 
BC. 
 
10 puntos 
El desplazamiento de la masa 
es incorrecto, el ángulo entre 
la fuerza peso y el 
desplazamiento es 
incorrecto, pero utiliza y 
reemplaza los valores en la 
ecuación de trabajo y obtiene 
un valor incorrecto. 
Menciona que el trabajo en el 
tramo BC es nulo. 
5 puntos 
 
 
 
No realiza nada. 
 
 
 
 
0 puntos 
 
b) La rapidez del bloque en el punto B (20 puntos) 
Por conservación de la energía: 𝐸𝐴 = 𝐸𝐵 → 𝑚 ∙ 𝑔 ∙ ℎ =
1
2
∙ 𝑚 ∙ 𝑣𝐵
2 → 1 ∙ 10 ∙ 3 =
1
2
∙ 1 ∙ 𝑣𝐵
2 → 𝑣𝐵 = 7,74 
𝑚
𝑠
 
Menciona que la energía se 
conserva e iguala la energía 
mecánica en el punto A con 
la energía mecánica en el 
punto B y despeja el valor de 
la rapidez. 
 
 
20 puntos 
Iguala la energía mecánica en 
el punto A con la energía 
mecánica en el punto B y 
despeja el valor de la rapidez, 
sin mencionar que la energía 
se conserva. 
 
 
15 puntos 
Menciona que la energía se 
conserva e iguala la energía 
mecánica en el punto A con 
la energía mecánica en el 
punto B y despeja el valor de 
la rapidez pero obtiene un 
valor incorrecto de la 
rapidez. 
10 puntos 
Realiza algunos cálculos que 
lo podrían llevar al valor 
correcto, pero su resultado 
es erróneo. 
 
 
 
 
5 puntos 
 
 
 
No realiza nada. 
 
 
 
 
0 puntos 
 
 
FORMA 1509 
c) El trabajo de la fuerza neta entre B y C si 𝐵𝐶̅̅ ̅̅ = 5 𝑚 (20 puntos) 
 
Por cinemática: 𝑣𝑐 = 𝑣𝐵 − 𝑎 ∙ 𝑡 → 0 = 7,74 − 𝑎 ∙ 𝑡 → 𝑎 ∙ 𝑡 = 7,74 
 
𝑥 = 𝑥0 + 𝑣0 ∙ 𝑡 −
1
2
∙ 𝑎 ∙ 𝑡2 → 5 = 0 + 7,74 ∙ 𝑡 −
1
2
∙ 𝑎 ∙ 𝑡 ∙ 𝑡 → 5 = 7,74 ∙ 𝑡 −
1
2
∙ 7,74 ∙ 𝑡 → 𝑡 = 1,29 𝑠 
 
𝑎 ∙ 𝑡 = 7,74 → 𝑎 = 6 
𝑚
𝑠2
 → 𝐹 = 𝑚 ∙ 𝑎 = 1 ∙ 6 = 6 𝑁 
 
𝑊 = 𝐹 ∙ 𝑑 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜃 = 6 ∙ 5 ∙ cos 180° = −30 𝐽 
 
 
Calcula de manera correcta el 
valor de la aceleración para 
obtener la fuerza neta y deja 
claro que el ángulo entre la 
fuerza neta y el 
desplazamiento es de 180°. 
Reemplaza y obtiene el valor 
correcto del trabajo. 
Otra forma es obtener la 
variación de la energía 
cinética entre los puntos. 
20 puntos 
 
 
Calcula de manera correcta el 
valor de la aceleración para 
obtener la fuerza neta. 
Reemplaza y obtiene el valor 
del trabajo, pero con el signo 
cambiado. 
 
 
 
15 puntos 
 
 
Obtiene el valor de la 
aceleración, pero no el de la 
fuerza neta. 
 
 
 
 
 
 
10 puntos 
 
 
Solo realiza algunos cálculos 
correctos de cinemática para 
obtener el valor de la 
aceleración o realiza algunos 
cálculos para obtener energía 
cinética, pero no llega a lo 
pedido. 
 
 
5 puntos 
 
 
 
No realiza nada. 
 
 
 
 
 
 
 
0 puntos