Trabajo (W): magnitud escalar dado por el desplazamiento de un cuerpo cuando sobre el se aplica una fuerza paralela a este.

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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 𝟐𝟏 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

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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.

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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)

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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

𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒆𝒔

𝑬

𝒄(𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔)

=𝑬

𝒄(𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒆𝒔)

Condiciones para un choque inelástico:

𝑷

𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔

=𝑷

𝒅𝒆𝒔𝒑𝒖𝒆𝒔

𝑬

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?

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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

:

Germán Isaac Sosa Montenegro

Enero 08 de 2015.

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