INSTITUCION EDUCATIVA NACIONAL LOPERENA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES.
FISICA I.
CUESTIONARIO GENERAL DE RECUPERACION DECIMO GRADO
Enero 08 de 2015.
NOTA: Es importante que cada una de las cuestiones así sean tipo Icfes, deben ser justificadas acordes con los conceptos establecidos, para una mejor comprensión han de construir los dibujos donde sea necesario y el problema así lo amerite, además del desarrollo paso a paso de los problemas de aplicación de conceptos dados.
Criterios de evaluación:
a. Explicación de los contextos académicos de cada uno de los temas comprometidos en el proceso de recuperación.
b. Desarrollo de material de trabajo y/o actividades en el proceso. c. Desarrollo de problemas de aplicación.
d. Recepción de material de trabajo.
e. Evaluación final del proceso de recuperación. 1. TRABAJO-ENERGÍA-POTENCIA.
1.1 resumen y ecuaciones importantes.
Trabajo (W): magnitud escalar dado por el desplazamiento de un cuerpo cuando sobre el se aplica una fuerza paralela a este.
𝑾 = 𝑭 ∙ 𝒅 ∙ 𝑪𝒐𝒔(𝜽)
Trabajo por una fuerza variable (Aplicado en cuerpos elásticos, resortes, etc.)
𝑾 =𝟏
𝟐𝑲 ∙ 𝒙 𝟐;
𝒙 = Elongación, 𝑲 = constante de elasticidad del cuerpo elástico. Energía: capacidad que tiene un cuerpo para realizar trabajo.
Energía cinética (𝑬𝒄): capacidad que tiene un cuerpo de realizar trabajo en función de su movimiento:
𝑬𝒄=
𝟏 𝟐𝒎 ∙ 𝒗𝟐
Energía potencia (𝑬𝒑): capacidad que tiene un cuerpo de realizar trabajo en función de su posición.
𝑬𝒑= 𝒎 ∙ 𝒈 ∙ 𝒉
Energía potencia elástica: trabajo efectuado por una fuerza de resorte. 𝑬𝒑=
𝟏 𝟐𝑲 ∙ 𝒙𝟐
Teorema trabajo-energía: el trabajo efectuado por un cuerpo es igual al cambio de energía cinética o potencia. 𝑾 = ∆𝑬𝒄 = 𝑬𝒄𝒇− 𝑬𝒄𝒊 =𝟏 𝟐𝒎𝒗𝒇 𝟐−𝟏 𝟐𝒎𝒗𝒊 𝟐 Energía mecánica: es la suma de la energía cinética más la potencial.
𝑬𝒎= 𝑬𝒄+ 𝑬𝒑
Conservación de la energía mecánica: la energía no se crea ni se destruye solo se conserva. 𝐸𝑚𝐴= 𝐸𝑚𝐵
𝐸𝑐𝐴+ 𝐸𝑝𝐴= 𝐸𝑐𝐵+ 𝐸𝑝𝐵
Potencia (𝑷): trabajo efectuado en la unidad de tiempo, es decir rapidez con que se hace un trabajo.
𝑷 =𝑾 𝒕 =
𝑭𝒅 𝒕 = 𝑭𝒗
1. Un estudiante que se gana un poco de dinero durante el verano empuja una podadora de pasto por un prado horizontal con una fuerza constante de 250 N, que forma un ángulo de 30° hacia abajo respecto a la horizontal. Que distancia empuja la podadora al efectuar 1,44x103 julios?
2. Un proyectil de masa m = 1kg, se lanza desde el origen de un sistema de coordenadas, con rapidez v0 = 100ms−1, formando un ángulo α = 37o con la horizontal. Si se desprecia la
resistencia del aire, calcule:
a. La energía mecánica del proyectil después del lanzamiento.
b. El trabajo realizado por la fuerza neta que actúa sobre el proyectil, desde que se lanza hasta que adquiere la altura máxima. c. La energía cinética del proyectil en el punto
de impacto contra el suelo.
3. Un fragmento rocoso de 30 gr., expulsado por un volcán, viaja inicialmente a 500 m/seg., penetra 12 cm., en una pared rocosa.
a. ¿cuál es el trabajo realizado por la pared para parar el fragmento?.
b. Asuma que la fuerza de la pared sobre el fragmento es constante y calcule su valor. 4. Dos equipos de estudiantes tiran de una cuerda
en un juego. El equipo A está ganando, ya que la cuerda se mueve en su dirección a una velocidad constante de 0,01 m/seg. La tensión en la cuerda vale 4000 N. ¿Qué potencia desarrolla el equipo A?
5. Una partícula está sometida a una fuerza 𝐹𝑥 que
varia con la posición, como se ve en la figura. Encuentre, el trabajo realizado por la fuerza sobre la partícula cuando se mueva.
a. De x = 0 a x = 5 metros b. De x = 5 a x = 10 metros c. De x = 10 a x = 15 metros
d. Cuál es el trabajo total realizado por la fuerza sobre la distancia de x = 0 a x = 15 metros
6. Hallar la potencia que desarrolla el motor mostrado para que levante al bloque de 20 N con velocidad constante en 2 s una altura de 4 m.
7. Una carreta de 200 kg se encuentra sobre una carretera horizontal y recta. Calcular el trabajo realizado en los siguientes casos
a. Empujamos con una fuerza de 100 N y la carreta no se mueve.
b. La jalamos con una fuerza de 200N paralela a la carreta y se mueve 10 m.
c. La jalamos con una fuerza de 200N formando un ángulo de 30° con la horizontal y la carreta se mueve 20m.
8. Un bloque de 2 000 N de peso resbala por el plano inclinado sin rozamiento como se muestra.
a. Calcular el trabajo realizado por cada fuerza.
b. Calcular el trabajo neto realizado sobre el bloque; para un desplazamiento de 0,1 m.
9. El cuerpo de 1 kg se suelta de A recorriendo el plano inclinado 60º con la horizontal y de superficie lisa hasta el punto B. Luego recorre el tramo rugoso BC deteniéndose en C. Hallar “L” si se sabe que 𝜇𝑘 = 0,6, (g = 10 m/s2).
10. Un cuerpo se desliza hacia abajo sobre un plano inclinado liso, partiendo de una altura ho, con
respecto al piso. ¿Cuál de los siguientes gráficos representa cualitativamente el trabajo “W” que realiza el peso del cuerpo en función de la altura h? [0 < h < ho]. Justifica tu respuesta.
11. La fuerza que actúa sobre una partícula varía, como muestra la figura. Encuentre el trabajo hecho por la fuerza cuando la partícula se mueve (a) desde x = 0 hasta x = 4.0 m, (b) desde x = 4.0 m hasta x = 8 m, y (c) desde x = 0 hasta x = 10 m.
12. Una partícula de 0.6 kg tiene una velocidad de 2 m/s en el punto A y una energía cinética de 7.5 J en B ¿Cuál es
a. Su energía cinética en A? b. Su velocidad en B?
c. El trabajo total realizado sobre la partícula cuando se mueve de A a B?
13. Un coche con una masa de 1000 kg acelera desde 0 hasta 30 m/s en 10 s. Calcula:
a. La energía cinética que ha ganado. b. La potencia del coche.
14. Un avión que vuela a 3000 m de altura y a una velocidad de 900 km/h, deja caer un objeto. Calcular a qué velocidad llega al suelo
15. Un auto se suelta desde lo alto de una montaña rusa de 30 m de altura, como se muestra en la figura. Si despreciamos los efectos del roce y el giro de las ruedas, ¿con qué rapidez pasa el carrito por el punto P, situado a 18 m del suelo?
16. La figura representa la ladera de una montaña, por la que se desliza con
kg. Se sabe que pasa por el punto A con una velocidad de 5 m/s, y pasa por el punto C con una velocidad de 10 m/s. Determinar la energía potencial gravitatoria, la energía cinética y la energía mecánica del esquiador en los puntos indicados. Hallar la distancia que necesitará para detenerse en la planicie horizontal, si a partir del punto G actúa una fuerza de rozamiento cuya intensidad constante es 500 N.
17. Un cuerpo de 10 kg de masa llega a la base de un plano inclinado a una velocidad de 15 m/s. La inclinación del plano es de 30º y no existe rozamiento entre el cuerpo y el plano.
a. Calcula la distancia que recorrerá el cuerpo por el plano antes de detenerse.
b. ¿Qué velocidad tiene el cuerpo en el momento en que la energía cinética y la potencial adquirida en el ascenso del cuerpo son iguales?
18. Un cohete de 5000 kg de masa rompe el motor cuando se encuentra a 100 m de altura y subiendo con una velocidad de 75 m/s. Calcula: a. La altura máxima que alcanzará.
b. La velocidad con la que chocará con el suelo tras la caída.
19. En una montaña rusa de 25 m de altura máxima, una vagoneta de masa 300 kg se mueve con una velocidad de 10 m/s al pasar por un punto situado a 20 m de altura.
20. Un vagón de una montaña rusa, sin rozamiento, se encuentra a una altura h viajando con una Rapidez inicial de 20 m/s. Asuma que h: 30 m. cuál es la rapidez del carro en el punto A. (La masa del carro es de 1Kg)
2. CANTIDAD DE MOVIMIENTO-CHOQUES
2.1 Resumen
(Concepto
y
ecuaciones
importantes).
La cantidad de movimiento
(𝑷)
:
de una
partícula es un vector
que
se define como el
producto de la masa del cuerpo que se
mueve y la velocidad que lleva.
𝑷=𝒎∙ 𝒗
La cantidad de movimiento lineal total
(𝑷)
:
de un sistema es la suma vectorial de
las cantidades de movimiento de las
partículas individuales.
𝑷=𝒑
𝟏+𝒑
𝟐+𝒑
𝟑+⋯+𝒑
𝒏=∑𝑷
𝒊
Segunda ley de Newton en términos de la
cantidad de movimiento (Para una
partícula)
𝑭
𝒏𝒆𝒕𝒂=
∆𝑷
∆𝒕 =
𝑷
𝒇−𝑷
𝒕
𝒊
Conservación de la cantidad de
movimiento lineal:
en ausencia de una
fuerza externa neta, la cantidad de
movimiento lineal total de un sistema se
conserva.
𝑷
𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔=𝑷
𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒆𝒔
Teorema
de
impulso-cantidad
de
movimiento:
relaciona el impulso que actúa
sobre un cuerpo, con el cambio en su
cantidad de movimiento.
𝑰𝒎𝒑𝒖𝒍𝒔𝒐=𝑰=𝑭∆𝒕=∆𝑷=𝒎𝒗
𝒇−𝒎𝒗
𝒊
Condiciones para un choque elástico:
𝑷
𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔=𝑷
𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒆𝒔𝑬
𝒄(𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔)=𝑬
𝒄(𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒆𝒔)
Condiciones para un choque inelástico:
𝑷
𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔=𝑷
𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒆𝒔𝑬
𝒄(𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔)<𝑬
𝒄(𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒆𝒔)2.2 Cuestiones.
1. En fútbol americano, un hombre de línea casi
siempre tiene más masa que un corredor.
a. Un hombre de línea siempre tendrá mayor
cantidad de movimiento lineal que un
corredor? Por qué?
b. Quién tiene mayor cantidad de movimiento
lineal, un corredor de 75 kg que corre a 8,5
m/s o un hombre de línea de 120 kg que
corre a 5,0 m/s?
2. En el billar, una bola impacta sobre una banda
tal como muestra la figura. Calcular la pendiente
del ángulo θ.
3. 2 esferas A y B de igual masa realizan un choque
elástico tal como muestra la figura determinar la
velocidad de cada esfera después del choque.
Hacia donde se dirigen ambas esferas después
del choque?
4. El proyectil de 10 kg y V = 20 m/s se incrusta en
el bloque de M = 90 kg. Calcular la velocidad del
sistema después del choque.
5. Si la energía se conserva, hallar las velocidades
después del choque en (m/s)
6. Un carro de juguete de masa 3 kg que viaja
rectilíneamente con velocidad constante de 10
m/s choca frontalmente con otro carro de 2 kg de
masa que viaja con una velocidad V como
muestra la figura.
A consecuencia de la colisión los carros quedan
pegados y con velocidad CERO. Cuál es el valor
de la velocidad V?
7. Un jugador de béisbol utiliza una maquina
lanzadora para ayudarse a mejorar su promedio
de bateo. Coloca la máquina de 50 kg. Sobre un
estanque congelado, como se puede ver en la
figura 9.2. La máquina dispara horizontalmente
una bola de béisbol de 0,15 kg. Con una
velocidad de 36 m/seg. Cuál es la velocidad de
retroceso de la máquina.
8. Un automóvil de 1500 kg. De masa choca contra
un muro, como se ve en la figura. Si el choque
dura 0,15 seg. Encuentre el impulso debido a
este y la fuerza promedio ejercida sobre el
automóvil?
9.
Se dispara una bala de 0,01 kg de masa contra
un péndulo balístico de 2 kg de masa, la bala se
incrusta en el péndulo y éste se eleva 0,12 m
medidos verticalmente, ¿cuál era la velocidad
inicial de la bala?
10. Dos esferas de acero, de igual radio y masas
700 y 300 gr se mueven sobre un plano
horizontal con velocidades 6 y 4m/s. Cuáles
serán sus velocidades después del choque si se
movían en el mismo sentido, Cuáles serán si se
mueven en sentidos contrarios ?
11. Una bala de 2g que se mueve a 538m/seg
golpea un trozo de madera de 0,25kg en reposo
sobre una mesa sin roce la bala se incrusta en la
madera y el sistema continua moviéndose.
a. Encuentre la rapidez del sistema después de
la colisión
b. Encuentre la energía cinética del sistema
combinado después de la colisión
c. ¿Cuánta energía cinética perdió la bala?
12. Una pelota de billar de 200 gr se mueve con una
velocidad de 6 m/s impactando a otra de igual
masa que se encuentra en reposo, adquiriendo
una velocidad de 10 m/s. Determinar la
velocidad de la primera pelota si:
a. luego de impactar regresa en sentido
contrario
b. luego de impactar regresa en sentido el
mismo sentido
13. Un obrero empuja un carro de 600 Kg
aumentando su velocidad desde 5 m/s hasta 10
m/s en 6segundos. Calcular:
a. Cantidad de movimiento lineal inicial
b. Cantidad de movimiento lineal final.
c. Variación de la cantidad de movimiento.
d. Impulso que recibe el carro.
e. Fuerza media que ejerció el Obrero.
14. Un cuerpo con energía cinética Ec verifica un
choque perfectamente inelástico con un
segundo cuerpo de igual masa, inicialmente en
reposo. la energía cinética del conjunto después
del choque es:
a. 0,
b. Ec/4,
c. Ec/2,
d. Ec,
e. 2Ec.
15. Se dispara un obús de 1 kg con velocidad de 400
m/s, con un cañón de 100 kg. ¿Cuál es la
magnitud de la velocidad de retroceso del
cañón? a) 0, b) 2 m/s c) 4 m/s d) 5 m/s e) 40 m/s
16. Dos cuerpos de masas m y 2m se mueven uno
hacia el otro con velocidades iguales en módulo,
v. Después de chocar, el cuerpo de masa 2m
retrocede con una velocidad de v/3, ¿cuál es la
velocidad del cuerpo de masa m? grafique.
17. Dos cuerpos de masas m y 2m se mueven uno
hacia el otro con velocidades iguales en módulo,
v. Si después del choque se mueven juntos,
¿cuál es la velocidad de ambos después del
choque? Grafique.
18. un cuerpo cuya masa es de 19kg lleva una
velocidad de 3m/s al chocar de frente con otro
cuerpo de 2kg de masa el cual lleva una
velocidad de 7.2m/s, considerando al choque
como inelástico ¿qué velocidad llevaran los dos
cuerpos después del choque al permanecer
unidos? Grafique
19. Una esfera de 5 kg que se mueve con una
velocidad de 6m/s choca con una de 3kg que se
mueve en la misma dirección pero en sentido
contrario, con una velocidad de 4m/s. Hallar la
velocidad de cada una de ellas después del
choque, si éste es perfectamente elástico..
20. Una pelota es lanzada verticalmente contra el
piso con una cantidad de movimiento de 5kg.m/s
y rebota en sentido contrario con 5 kg.m/s de
cantidad de movimiento. La pelota estuvo en
contacto con el piso durante 0,1 s. La magnitud
de la fuerza que ejerce el piso contra la pelota
tiene un valor de?
"
Si podemos formularnos la pregunta: ¿soy o no responsable de
mis actos?, significa que si lo somos"
Dostoievski, Fiodor
