TALLERES 11

QUERIDOS ALUMNOS, SE LES RECUERDA QUE AL ESTABLECER QUE LOS TALLERES SE HARÍAN DE FORMA GRADUAL, INDICA QUE CON EL TIEMPO QUE HA TRANSCURRIDO, YA DEBERÍAN  ESTAR DESARROLLADOS, POR LO CUAL SE LES INFORMA QUE LOS PUEDEN ENVIAR AL SIGUIENTE CORREO: juliocruzuniga@gmail.com

^{TALLERES DE DINÁMICA}

Taller de inercia

1.    Dos fuerzas, F₁ y F₂, actúan sobre un pequeño cuerpo; F₁ es vertical hacia abajo y vale F₁= 8N, mientras que F₂ es horizontal hacia la derecha y vale F₂= 6N.

a)    Usando una escala de 1cm: 2N, trace un croquis que muestre los vectores F₁ y F₂

b)    en la figura trace luego la resultante de F₁ y F₂, y empleando una regla, determine el valor de dicha resultante.

c)    Emplee el método matemático para calcular la resultante

 

2.    a) usted sabe que su peso es una fuerza vertical dirigida hacia abajo. ¿Cuál es el cuerpo que ejerce esa fuerza en usted?

 

b) en lenguaje común, una persona le dice que pesa 100kg. De acuerdo con lo que aprendimos en esta sección, ¿debe usted entender que esta persona pesa cuantos kg – f? o bien, ¿Cuántos N?

 

3.    un estudiante, al tratar de darse una idea del valor de la fuerza de 1 N, sostuvo en la palma de la mano un paquete de 500 g. ¿Cuál es, en N, el valor aproximado del esfuerzo muscular que estaba realizando?

 

4.    a) si un cuerpo se está moviendo, ¿Qué tipo de movimiento tiende a desarrollar en virtud de su inercia?

b) ¿Qué debe hacerse para que la velocidad de un cuerpo aumente, disminuya o cambie de dirección?

 

5.    Un cuerpo atado a una cuerda describe un movimiento circular sobre una mesa lisa. Cuando pasa por la posición que se observa en la figura, la cuerda se rompe.

 

a)    Trace, en la figura, la trayectoria que el cuerpo describe sobre la mesa

b)    ¿Qué propiedad del cuerpo hace que siga esta trayectoria?

 

1.    Algunas personas pueden sacar el mantel de una mesa servida tirando del mismo rápidamente y sin quitar lo que está puesto, de manera que los objetos quedan en su lugar. ¿Cómo explicaría usted está magia?

 

2.    Una persona se encuentra de pie en el corredor de un autobús en movimiento. Si el conductor frena bruscamente, las personas son empujadas hacia adelante. “explique este hecho”.

 

3.    Un bloque está siendo tirado sobre una superficie horizontal por una fuerza F aplicada en el punto P. para analizar los efectos de esta fuerza en las direcciones vertical y horizontal, un estudiante la descompone en dos componentes Fx y Fy, como muestra la figura. Llega a la conclusión de que en el punto P hay tres fuerzas aplicadas: F₁, Fx y Fy. Examine la conclusión del estudiante.

TALLER DE EQUILIBRIO DE UNA PARTÍCULA

Suponga que la partícula mostrada en la figura se encuentra en equilibrio

a)    Considere la magnitud de F2_x igual a 10N, y la de F_3x igual a 7N ¿Cuál es el valor de F_1x?

b)    Considere la magnitud de F_3y igual a 15N y la de F_2y igual a 6N ¿Cuánto vale F_1y?

 

 

1.    Una esfera de acero cuyo peso es P=50 kg – f está suspendida de una cuerda a un poste. Una persona, al ejercer sobre la esfera una fuerza F horizontal la desplaza lateralmente, manteniéndola en equilibrio en la posición que se muestra en la figura. En esta figura, el vector T representa la tensión de la cuerda, ósea, la fuerza que ejerce sobre la esfera en esa posición.

a)    Calcule el valor de la tensión T en la cuerda

b)    ¿Cuál es el valor de la fuerza F que la persona está ejerciendo?

 

1.    Sobre un bloque colocado en una mesa lisa, actúan las fuerzas mostradas en la figura.

a)    ¿Cuál es el valor de la resultante de tales fuerzas?

b)    ¿el bloque está en equilibrio?

c)    ¿el cuerpo puede estar en movimiento? ¿de qué tipo?

 

1.    Un arado se desplaza en movimiento rectilíneo uniforme tirado por dos caballos que ejercen sobre las fuerzas F₁ y F₂ que se indican en la figura. Cada una de estas fuerzas vale 100 kg – f y F_r es la fuerza total de resistencia que tiende a impedir el movimiento del arado.

a)    ¿el arado se halla en equilibrio?

b)    ¿Cuál es el valor de la resultante de las fuerzas que actual sobre él?

c)    Use el teorema de Pitágoras y calcula la resultante de F₁ y F₂

d)    ¿Cuál es el valor de la fuerza F_r?

 

1.    un bloque, cuyo peso es de 50 kg- f, está sostenido por dos cuerdas verticales (ver figura). Cada una de estas fuerzas es capaz de soportar una tensión hasta de 60 kg – f, sin que se rompa.

a)    ¿Cuál es el valor de la tensión en cada cuerda?

b)    ¿se podría usar una de ellas sin que se rompa, para sostener la esfera de 50 kg – f del problema 1, en la posición mostrada? ¿podría ser empleada por la persona para tirar lateralmente de la esfera?

 

1.    Un semáforo esta sostenido por un sistema que consta de un brazo horizontal de un cable inclinado, según se observa en la figura, En el unto A actúan las siguientes fuerzas: el peso del semáforo, cuyo valor es P=20 kg – f, la tensión T del cable, y la fuerza F de reacción del brazo sobre el cable. Recordando que el sistema está en equilibrio, determine los valores de T y F

1.    Determine la tensión de cada cuerda en el sistema mostrado en la figura 

1.    Dos personas sostienen, en equilibrio, un peso P=20 kg – f por medio de dos cuerdas inclinadas un ángulo ø= 45°, en relación con la vertical (ver figura)

¿cuál es el valor de la fuerza F que cada persona ejerce?

 

1.    Si las personas aumentaran la inclinación de las cuerdas (en relación con la vertical) de manera que el ángulo ø se vuelva mayor de 45°, ¿la fuerza F que cada una debe ejercer será mayor, menor o igual que el valor calculado en 8?

 

2.    La partícula de la figura de este problema se encuentra en equilibrio bajo la acción del sistema de fuerzas representado. Si F₄= 25N ¿Cuál es la magnitud, la dirección y el sentido de la resultante de las demás fuerzas que actúan en la partícula?

 

Dos hombres tiran de una embarcación en un canal, ejerciendo sobre ella las fuerzas F₁=300N y F₂=400N, como muestra la figura

a)    Determine los componentes de cada una de tales fuerzas en la dirección perpendicular a las orillas del canal

b)    Para que la embarcación no se desvié hacia una de las orillas, una tercera persona ejerce sobre ella una fuerza F₃, perpendicular a aquellas. ¿Cuál es el valor y el sentido de F₃?

 

1.    Un objeto de 15 kg – f de peso está suspendido de una cuerda A, de la que se tira horizontalmente mediante la cuerda B de manera que la cuerda A forme un ángulo de 30° con la vertical, calcular las tensiones de las cuerdas A y B.

 

1.    Dos personas sostienen un peso de 800N, por medio de dos cuerdas, las cuales forman ángulos de 30° y 45° con respecto a la horizontal. ¿Cuál es el valor de la fuerza que ejerce cada persona?

1.    Un cuerpo de peso W=100 kg – f cuelga de una cuerda en el punto o está unida a otras dos cuerdas fijadas al techo (ver figura). Calcula las tensiones de las tres cuerdas, recordando que el sistema está en equilibrio.

1.    Para mover un auto, un conductor ato un cable al auto y a un árbol y ejerció una fuerza F= 100 kg – f en la mitad del cable (ver figura) ¿Cuál es la fuerza de tracción sobre el auto?

1.    Calcule el peso del cuerpo A (ver figura)

1.    Un peso de 64 kg – f está atado en la mitad de una cuerda de 10 m de longitud (ver figura) cuyos extremos están unidos a dos ganchos situado a 6.0 m de distancia de la línea horizontal, (ver figura. Hallar la tensión en cada uno de los segmentos de la cuerda.

1.    Hallar la tensión T₁ si el sistema está en equilibrio

1.    La pierna de un paciente pesa 50N y se halla sostenida como muestra la figura ¿Qué tensión experimenta cada cable?

TALLER TERCERA LEY DE NEWTON

 

1.      Un niño patea una piedra, ejerciendo así sobre ella una fuerza de 5 Kg-F.

a)      ¿Cuánto vale la reacción de esta fuerza?

b)      ¿Cuál cuerpo ejerce esta reacción?

c)      ¿Dónde se aplica tal reacción?

2.      Un pequeño auto choca con un  gran camión cargado.

a)      En esta interacción, ¿la fuerza que el auto ejerce sobre el camión es mayor, menor o igual que la fuerza que el camión ejerce sobre él?

b)      Entonces, ¿Por qué el automóvil pequeño normalmente queda más averiado que el camión?

3.      Observe la figura y diga:

 

a)      ¿Qué cuerpo ejerce la fuerza P sobre el bloque?

b)      ¿Cuál ejerce la fuerza N´sobre la mesa?

c)      ¿Cuál ejerce la fuerza N sobre el bloque?

d)      La fuerza N es la reacción a la fuerza P, ósea, ¿N y P constituyen un sistema de acción y reacción?

e)      y N y N´, ¿son un sistema de acción y reacción?

 

1.      Es un hecho bien conocido que la tierra ejerce una fuerza de atracción sobre la luna. Por la tercera ley de newton podemos concluir que la luna también atrae a la tierra. La figura de este ejercicio se encontro en cierto libro de física; en ella se muestran estas fuerzas de interacción entre la luna y la tierra. Hay un error grave en este dibujo, diga cuál es?

1.      Una persona, de peso P, se encuentra en el interior de un ascensor que sube con movimiento uniforme. Sea F la magnitud de la fuerza con que la persona comprime el piso del elevador y F´la fuerza que este ejerce sobre la persona (ver figura).

Señale entre las afirmaciones siguientes, las que son correctas.

a)      F es igual a F´, porque constituyen un par de acción y reacción

b)      F´es igual a P porque el movimiento de la persona es uniforme

c)      F´y P constituyen un sistema de acción y reacción

d)      F´es mayor que P porque el ascensor esta subiendo

e)      F es mayor que P porque el elevador asciende

1.      Suponga que el bloque de la figura, peso 20 Kg-F, los coeficientes de fracción entre él y la superficie vale µe=0.40 y µc=0.20

a)      Ejerciendo sobre el bloque una fuerza F de 5 kg-F, comprobamos que permanece en reposo, ¿Cuál es el valor de la fuerza de fracción de rozamiento, que actúa sobre el bloque?

b)      ¿Cuál debe ser el mínimo valor de F para que el bloque se ponga en movimiento?

c)      Una vez que se inicie el movimiento, ¿Cuál debe ser el valor de F para poner el cuerpo en movimiento uniforme?

1.      Un bloque, cuyo peso P=100Kg-F, se encuentra en reposo sobre un plano inclinado, siendo el Angulo Θ (teta)=30 grados.

a)      ¿Cuál es el valor de la componente Pn del peso del bloque, en la dirección perpendicular al plano?

b)      ¿Cuál es el valor de la reacción normal N del plano sobre el bloque?

c)      ¿Cuál es el valor de la componente Pt del peso del bloque en la dirección paralela al plano?

d)      ¿Cuál es el valor de la fuerza de fracción estática que el plano ejerce sobre el bloque?

1.      Una mesa es empujada por una persona con una fuerza F horizontal como muestra la figura del ejercicio, suponiendo que F=3Kg-F y que la mesa no se mueve:

a)      Trace, en la figura, la fuerza de fracción que actúa sobre la mesa

b)      ¿Cuál es en estas condiciones el valor de la fuerza de fricción?

c)      Si el valor de F aumentase a 7Kg-F y la mesa todavía estuviera inmóvil, ¿Cuál sería entonces la fuerza de fricción?

1.      Considere que la mesa del ejercicio anterior tiene un peso P=15Kg-F, entonces:

a)      ¿Cuánto vale la reacción normal N que el suelo ejerce sobre la mesa?

b)      Si sabemos que la mesa empieza a moverse cuando el valor de F se vuelve ligeramente superior a 9 Kg – F, ¿Cuál es el valor de la fuerza de fracción máxima?

a)      ¿Cuál es el valor del coeficiente de fricción estática (µe) entre la mesa y el suelo?

1.      Considere la mesa mencionada en los ejercicios anteriores, ahora en movimiento, que la persona aun empuja en dirección horizontal.

a)      Si el coeficiente de fracción cinético entre la mesa y el suelo es 0.40, ¿Cuál es el valor de la fuerza de rozamiento cinético que actúa sobre la mesa?

b)      Para que el cuerpo se desplace en movimiento rectilíneo uniforme, ¿la fuerza F ejercida por la persona debe ser mayor, menor o igual a 6Kg-F?

2.      Un bloque, cuyo peso es P=200 N, se encuentra en reposo sobre un plano inclinado como muestra la figura

a)      Trace, en la figura, la reacción normal y la fuerza de fricción estática, ejercida por el plano sobre el bloque

b)      Trace, sobre los ejes que se muestran en la figura, las componentes rectangulares Pn y Pt del peso del bloque

c)      ¿Cuál es el valor del ángulo α que se observa en la figura?

d)      Calcule los valores de Pn y Pt

1.      Suponga que el bloque del ejercicio anterior no está a punto de deslizarse.

a)      ¿Qué valor tiene la fuerza de fricción o de rozamiento?

b)      ¿Cuál es el valor de la reacción normal N?

2.      Un bloque de peso igual a 100N, está siendo arrastrado hacia arriba con movimiento uniforme y a lo largo de un plano inclinado sin fricción, aplicándole una fuerza F (ver figura). Entre las afirmaciones siguientes, señale las que son correctas.

a)      El bloque ejerce sobre el plano una compresión normal igual a 100 N

b)      La componente del peso que tiende a hacer  que descienda el cuerpo vale 50N

c)      La resultante de las fuerzas que actúan sobre el bloque es nula

d)      El valor de la fuerza F que la persona está ejerciendo sobre el bloque es mayor de 50N

e)      La reacción normal del plano sobre el cuerpo arrastrado es nula, pues no hay fricción entre ellos

1.      Un bloque de peso P=10Kg-F se encuentra apoyado sobre un plano inclinado de ángulo Θ (teta)=40 grados. Este bloque se une a dos cuerdas que pasa por poleas fijas y sostienen a los cuerpos X y Y, como muestra la figura. ¿Cuáles deben ser los valores de los pesos X y Y paran que al retirar el plano inclinado, el bloque permanezca colgado de las cuerdas en la misma posición anterior

TALLER SEGUNDA LEY DE NEWTON

1.     La figura de este ejercicio muestra algunas posiciones que ocupa un auto en movimiento. El intervalo de tiempo entre dos posiciones sucesivas es el mismo. ¿podemos concluir que existe una fuerza que actúa sobre el auto? ¿por qué? 

1.    Un bloque, que es arrastrado por una fuerza F sobre una superficie horizontal, ocupa a intervalos de tiempo iguales, las posiciones que se muestran en la figura

a)      Observe la figura y diga si existe fricción entre el bloque y la superficie. Explique

b)      Si se elimina el roce, ¿Qué tipo de movimiento tendría el cuerpo?

1.    En la tabla de este ejercicio, F representa la fuerza que actúa en cierto cuerpo y a es la aceleración que adquiere al estar sometido a tal fuerza.

a)      Complete la tabla

b)      ¿Cómo sería la forma del diagrama f-a?

c)       ¿Qué representa la pendiente de la gráfica?

1.    Suponga que alguien arroja una bola de goma y otra de hierro (de igual tamaño) ejerciendo sobre ambas el mismo esfuerzo muscular.

a)      ¿Cuál, en su opinión, adquirirá mayor aceleración

b)      Entonces, ¿Cuál posee mayor inercia?

c)       Así pues, ¿Cuál tiene una masa mayor?

1.  La resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo cuya masa es de 4 kg, vale 20N. ¿Cuál es el valor de la aceleración que posee dicho cuerpo?

2.   Un bloque, por la acción de una fuerza resultante de 2 Kg-F, adquiere una aceleración de 400 cm/s²

a)      Para calcular en Kg la masa del bloque, ¿en qué unidades debe expresarse los valores de la resultante y la aceleración?

b)      Calcule la masa del bloque en Kg

 

3. Un automóvil se desplaza en línea recta con una velocidad de 10m/s. El conductor pisa el acelerador durante un tiempo de 2s, y la velocidad cambia entonces a 15 m/s.

a)      ¿Cuáles el valor de la aceleración que se le imprime al auto?

b)      Que otros dato necesitaría conocer para determinar el valor de la resultante de las fuerzas que actúan sobre él

8. a)      un bloque, cuya masa es de 2Kg, posee una aceleración de 4.5m/s². Calcule el valor de la resultante de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo

b)      sabiendo que el bloque es arrastrado por una fuerza de 20N sobre una superficie horizontal (ver figura), calcule el valor de la fuerza de fricción cinética que actúa sobre él.

1.   Un bloque, de masa 2.0 Kg, es arrastrado sobre una superficie horizontal por una fuerza F constante, de magnitud igual a 4.0 N y dirección horizontal. Entre el cuerpo y la superficie hay una fuerza de fricción Fr constante, de magnitud iguala 1.0 N 

a)      ¿Cuál es la aceleración del bloque?

b)      Suponiendo que el bloque partió del reposo, ¿Cuál será su velocidad y la distancia que recorre después de transcurrido un tiempo de 4s?

 

1.   En la tabla siguiente presentamos las aceleraciones adquiridas por tres cuerpos, A, B  y C, cuando las fuerzas indicadas actúan sobre ellos.

Basándose en esta tabla, concluimos que entre las masas de estos cuerpos existe la siguiente relación:

1.    Una pequeña esfera de masa 200 gr es arrastrada sobre una mesa lisa por las fuerzas F₁ y F₂ mostradas en la figura de este ejercicio, siendo F₁=3.0 N y F₂= 4.0N

a)      Calcule el valor de las resultantes de las fuerzas que actúan sobre la esfera.

b)      Determine la magnitud de la aceleración que adquiere el objeto

c)       Muestre, en la figura la dirección y el sentido de la aceleración dela esfera

1.       ¿Qué aceleración le imprime un plano inclinado de30°, a un cuerpo de 8Kg que rueda sin rozamiento

TALLER HIDROSTATICA

·      Considere una joven de 60 kg F de peso, que está de pie en el piso de una sala

          a)    Estando descalza, el área total de apoyo de sus pies sobre el suelo es de 150 cm2. ¿Qué presión está ejerciendo sobre el piso?

           b)    Si tuviera puestos “zapatos para nieve” su área total de apoyo seria de 600 cm. En este caso, ¿Cuál sería la presión sobre el suelo?

·      Suponga que la joven del ejercicio anterior usara zapatos con tacones muy agudos. Considere el área de la base de cada tacon igual a 1 cm², y que la mitad del peso de la joven se distribuye sobre los tacones.

          a)    ¿Qué presión ejercen estos sobre el suelo?

        b)    Compare la respuesta de (a) con los resultados obtenidos en el ejercicio anterior, y explique por qué los tacones muy delgados causan estragos en los pisos de madera

·      El área total de apoyo de los cimientos de un edificio es de 200m². Un ingeniero informa que el suelo bajo los cimientos soporta una presión de 40 kg.f/cm²

          a)    Exprese en cm² el área de apoyo de la cimentación

          b)    Calcule el peso del edificio

·      Un ladrillo fue colocado sobre una, apoyando inicialmente como se muestra en A, y posteriormente, en la posición B (ver figura)

·      Responda las siguientes preguntas:

        a)    Se sabe que una caldera puede resistir una presión de hasta 30 atm. ¿Cuál es el valor en unidades del SI (sistema internacional), de esta presión?

       b)    Un neumático fue llenado de aire a una presión de 20 Lb/plg², ¿Cuál es el valor de esta presión en atmósferas?

·      Un bloque de madera, cuyo volumen es de 500 cm³, tiene una masa igual a 300 g.

a)    ¿Qué densidad tiene esa madera en g/cm³ y en kg/m³?

b)    Un trozo de esta madera tiene un volumen de 2.5 m³. ¿Cuál es su masa?

·      Un bloque de plomo (Pb), cuyo volumen es 0.30 m³, está apoyado en el suelo sobre un área de 0.60m².

a)    Calcule, en kilogramos, la masa del bloque de Pb

b)    Considere g igual a 10m/s², y calcule, en N/m², la presión que el bloque de plomo está ejerciendo sobre el suelo.

·      La delgada capa de hielo que cubría un lago congelado se partió cuando una persona intentó cruzarlo caminando sobre el hielo. Pero si logró atravesarlo arrastrándose de bruces sobre el hielo. Explique este hecho.

·      Un faquir posee dos camas del mismo tamaño, una con 500 clavos y otra con 1.000 clavos, basándose en sus conocimientos de la presión, ¿en cuál de las camas cree usted que estaría más cómodamente instalado?

·      Un tocadiscos, la fuerza que la aguja aplica sobre el disco es de 10^-3 kg/F, y la punta de la aguja tiene un área de 10^-7 cm². ¿Qué valor tiene la presión que la aguja ejerce sobre el disco?

·      Un recipiente cubico tiene 10 cm de arista. Señale cuales de las afirmaciones siguientes son correctas.

a)    El volumen del recipiente es de 1 L

b)    La máxima cantidad de gasolina que puede contener el recipiente son 700 gramos

c)    Si el recipiente estuviera lleno de mercurio, contendrá 13.6 kg de esté líquido

d)    Si 2 kg de arena llenan completamente el recipiente, la densidad de esta arena es de 2.0 g/cm³

e)    Colocando 800 g de agua en el recipiente, esa llegará a una altura de 8 cm

NOTA: densidad de a gasolina:0.70 g/cm³

            Densidad del mercurio:13.6 g/cm³

·       Una pelota de ping- pong flota en el agua contenida en un recipiente cerrado, como indica la figura. Si sacamos el aire de la parte superior del recipiente, la pelota, ¿se hundirá un poco, emergerá un poco o permanecerá en la misma posición? Explique.

·           Los guayos especiales para el juego de futbol tienen tacos que permiten una mayor estabilidad del jugados. Explica físicamente este hecho.

·           Si se desea atravesar un barrizal, ¿Qué sería preferible?; ¿usar zapatos anchos o angostos? Explique

·           Los zapatos que usan para caminar sobre la nieve son muy anchos (en forma de raqueta). ¿Qué razón tiene esta forma?

·           Los tanques de guerra tienen en sus ruedas una coraza metálica en forma de banda, ¿Cómo justificas este uso?

·           Si desea atravesar un rio que está congelado, ¿Cuál sería la mejor forma de hacerlo, para evitar una ruptura del hielo?

·           Un cubo de madera de densidad 0.65 g/cm³, ejerce una presión de 1.300 N/m³ sobre la superficie sobre la cual se apoya. Calcula la arista del cubo

·           Una piscina de 25 metros de largo, 12 metros de ancho y 1.8 metros de profundidad está llena de agua. Calcular la presión que ejerce el agua sobre el fondo de la piscina. 

TALLER DE PRESIÓN ATMOSFÉRICA

·         Sabemos que la presión atmosférica en marte es casi 10 veces menor que la presión atmosférica en la tierra

a)    ¿Cuál sería la altura de la columna de Hg en el experimento de Torricelli, si se llevara a cabo en ese planeta?

b)    ¿y cuál sería la altura de tal columna si el experimento se realizara en la luna

·         Una persona, al realizar en su ciudad el experimento de Torricelli usando agua en vez de mercurio, halló que la altura de la columna liquida fue de 8,0 m. considerando que la presión de una columna de agua de 10 m de altura corresponde prácticamente a 1 atm, exprese el valor de la presión atmosférica en dicha ciudad.

a)    En atm

b)    En cmHg

·         Se comprueba experimentalmente que cuando ascendemos 100 metros en la atmósfera terrestre hay una disminución de casi 1 cmHg en el valor de la presión atmosférica. Tomando en cuenta esta información, responda a las siguientes preguntas:

a)    ¿Cuál será el valor de la presión atmosférica en lo alto del monte pan de azúcar, en Brasil? (la altitud es de 400 m)

b)    Un estudiante medió el valor de la presión atmosférica en su ciudad y encontró que Pa: 64 cmHg ¿Cuál es la altitud aproximada de la cuidad?

·         ¿Cuántas veces la densidad del mercurio es mayor que la de la gasolina? (consulte)

·         Entonces, ¿Cuál sería la altura de la columna liquida del experimento de Torricelli, si se efectuara con gasolina a nivel del mar?

·         ¿podrá un habitante de la luna tomar un refresco usando una pajilla (pitillo), como se hace aquí en la tierra? “explique”

·         ¿Por qué una lata de conserva, cerrada, se aplasta fácilmente? (recuerde que para conservar un alimento enlatado se debe evitar su contacto con el aire)

·         El punto más bajo en una piscina llena de agua, se localiza a 10 m de profundidad. Si sabeos que dicho tanque se localiza al nivel del mar, diga cuál es, en atm, el valor de la presión:

a)    En la superficie del agua

b)    En el punto más bajo de la piscina

·         En el experimento de Torricelli, ¿Cuál sería la altura de la columna de Hg si empleáramos un tubo de diámetro dos veces mayor?

·         Si en una cámara al vacío (sin presión atmosférica) se coloca:

a)    Una vasija con agua, indica qué le sucede al agua

b)    Una bomba de caucho inflada, ¿qué sucede con su volumen?

·         Un tubo está sumergido en un recipiente que contiene cierto líquido. Conectando el tubo en una bomba de vacío como indica la figura de este problema, el líquido subirá en el tubo hasta una altura determinada h. el valor de h será tanto mayor que cuanto mejor sea la rarefacción lograda por la bomba.

a)    Explique por qué el líquido sube en el tubo

b)    Comprobamos que, aunque se tenga un vacío perfecto, el líquido no subirá en el tubo sino hasta cierta altura hm. ¿Cuál sería este valor hm si el líquido fuera mercurio? ¿y si fuese agua?

TALLER DE VARIACIÓN DE LA PRESIÓN CON LA PROFUNDIDAD

·         La figura de este ejercicio muestra aun recipiente que contiene cierto líquido. Escriba, en orden creciente, las presiones en los puntos indicados en la figura.

·         En un tubo de vidrio que contiene glicerina considere los puntos 1 y 2 que se muestren en la figura de este ejercicio.

·         En el ejercicio anterior suponga que el valor de la presión atmosférica local, indicada por un barómetro, es Pa:1,01x10⁵ N/m². Con esta información. Calcule la profundidad del punto 1.

·         Una gran piscina y una pileta, una al lado de la otra, contienen agua hasta una misma altura.

a)    La presión en el fondo de la piscina, ¿es mayor, menor o igual que la presión en el fondo de la pileta?

b)    La fuerza total e3jercida por el agua sobre el fondo de la piscina. ¿es mayor, menor o igual que la fuerza total en el fondo de la pileta

·         Para responder a las preguntas siguientes basta recordar que una presión de 1 atm corresponde a la presión de una columna de mercurio de 76 cm de altura.

a)    Un recipiente descubierto que contiene mercurio, se encuentra en un lugar donde la presión atmosférica vale 76 cm de Hg ¿a qué profundidad en este depósito la presión sería de 2 atm?

b)    Responda a la pregunta anterior suponiendo que el recipiente está en lo alto del monte Everest (Pa:30 cmHg)

·         Un gran depósito contiene dos líquidos A y B, cuyas densidades son dA:0,70 g/cm³ y dB:1,5g/cm³ (ver figura). La presión atmosférica local es igual a 1 atm.

TALLER PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

·         Una esfera de hierro de 3 cm de radio se deja caer libremente en un estanque llano de agua de 120 cm de profundidad. Calcular:

a)    Peso de la esfera

b)   Empuje

c)    Fuerza resultante

d)   Aceleración de la esfera

e)    Tiempo que tarda en llegar al fondo

f)     Velocidad con la que llega al fondo del estanque

·         Un “iceberg”, con forma aproximada a la de un paralelo pipedo, flota en el mar de modo que la parte fuera del agua tiene 10 metros de altura ( ver figura). ¿Cuál es la altura h de la parte sumergida del “iceberg”? recuerde: siempre que un cuerpo flota libremente, su peso esta equilibrado por el empuje, o sea, E:P

Densidad del agua de mar: 1.03 g/cm³

Densidad del hielo: 0,92 g/cm³

  

·         Un globo, lleno de cierto gas, tiene un volumen de 5 cm³. La masa total del globo (incluyendo el gas) es de 4 kg. Considere la densidad del aire igual a 1.3kg/m³ y g:10m/s².

¿Cuál de las siguientes afirmaciones son correctas?

a)    El peso del globo es 40 N

b)    El empuje ascendente que el objeto recibe del aire es de 65 N

c)    Si el globo fuera soltado caería, porque su densidad es mayor que la del aire

d)    Para que una persona sostenga el globo debe ejercer en el una fuerza igual y contraria al empuje que recibe del aire.

e)    Si este globo se dejara caer en la superficie de la luna, no recibiría empuje ascendente, pues allá no hay atmosfera

·         Una persona le asegura haber visto una esfera de hierro flotando libremente en el agua. Recordando que la densidad del hierro es mayor que la del agua. ¿cree usted que esto es posible?

·         Una esfera, cuyo volumen es de 200 cm³ y está hecha de un material cuya densidad es 0.80 g/cm³, es sumergida totalmente en un tanque lleno de agua y luego se suelta. Desprecie las fuerzas de fricción y considere g:10 m/s².

a)    Exprese, en Newtons, el valor de la fuerza resultante que actúa sobre la esfera después que es soltada

b)    ¿Cuál es, en valor, dirección y sentido, la aceleración que la esfera adquiere?

c)    Suponiendo que la esfera se ha soltado a una profundidad de 5 metros, ¿Cuánto tiempo tardará en llegar a la superficie del agua?

·         Un corcho cubico de arista 10 cm, de densidad 0,3 g/cm³ flota sobre el agua, ¿Qué altura del bloque queda por encima de la superficie del agua?

·         Un cuerpo de 20 cm³ de volumen se sumerge en alcohol cuya densidad es d:0.82 g/cm3 ¿Qué empuje en Newtons experimenta el cuerpo?

·         ¿Cuál es el peso nuevo (peso aparente) de una persona de 55 kg, cuyo volumen sumergido en el agua es de 0,02 m³?

TALLER DE PRINCIPIO DE PASCAL

·         En una prensa hidráulica sus cilindros tienen radios de 12 cm y 25 cm respectivamente. Si sobre el embolo de menor área se ejerce una fuerza de 28 N, ¿Qué fuerza ejerce la prensa hidráulica sobre el embolo mayor?

·         La sección transversal del pistón de una bomba es de 45cm². Hallar la fuerza que se debe aplicar para elevar agua a 30 metros de altura

·         Un hombre cuyo peso es de 75 kg – F y su volumen es de 0,04 m³ está totalmente sumergido en agua. ¿Qué fuerza necesita para subir?

·         Con qué fuerza trata de subir un corcho cuya arista mide 10 cm y cuya densidad es de 0,2 g/cm3, si se sumerge totalmente en agua?

  SEGUNDO SEMESTRE (AGOSTO - DICIEMBRE)

TALLER DE LEYES DE LA CONSERVACIÓN

Ejercicios: supóngase que en la figura, las fuerzas ejercidas por las hormigas sobre la hoja de una planta tienen los siguientes valores y direcciones:

Ejercicios: una persona arrastra un cuerpo sobre una superficie horizontal, ejerciendo sobre él una fuerza F = 10,0 N, como muestra la figura. Sabiendo que el cuerpo se desplaza de A a B.

 a)      ¿cuál es el valor del ángulo Θ entre la fuerza F y el desplazamiento del cuerpo?

b)      ¿cuál fue el trabajo realizado por la persona?

·         considerando la situación descrita en el ejercicio anterior:

a)      dibuje en la figura del ejercicio los vectores que representan el peso del cuerpo p y la reacción normal N de la superficie sobre este. ¿Cuál es el ángulo que cada una de ellas forma con el desplazamiento?

b)      Entonces, ¿cuál es el trabajo que la fuerza p realiza en el desplazamiento desde A hasta B? ¿y el de la fuerza N?

·         suponga que existe una fuerza de fricción Fr = 2,5 N sobre el bloque ejercida por la superficie en la cual se desplaza:

a     dibuje en la figura del vector que representa la fuerza Fr. ¿Cuánto vale el ángulo Θ entre Fr y el desplazamiento del cuerpo?

b)      ¿calcule el trabajo de la fuerza de fricción?

·         considerando las respuestas de los ejercicios anteriores diga:

a)      ¿cuál es el trabajo total realizado sobre el bloque? ¿es positivo, negativo o nulo?

b)      Entonces, ¿la realización de este trabajo sobre el cuerpo producirá un aumento o una disminución en su velocidad?

EJERCICIOS DE POTENCIA

Un trabajador de una construcción sube, con velocidad constante, un cuerpo de masa m=20 kg hasta una altura d=3,0 m empleando un tiempo de 10 segundos para efectuar la operación.

·¿cuál es el valor de la fuerza F que el trabajador debe ejercer para que el cuerpo suba con velocidad constante? (considere g = 10 m/s²).

·¿cuál es el trabajo mecánico que el trabajador realiza en la operación?

· ¿cuál es la potencia que desarrolla el trabajador?

· Imagina que el trabajador del ejemplo anterior levanta el mismo cuerpo hasta la misma altura, usando una rampa cuya longitud AB es de 5,0 metros. Desprecie las fuerzas de fricción y considere que g = 10 m/s².

Usando el plano inclinado es más cómodo porque tiene que ejercer una fuerza menor.

·   en este caso, ¿cuál es el trabajo realizado por el operario para subir el cuerpo?

Es posible oír en los noticieros la información de que la potencia de una nueva planta hidroeléctrica es 12 millones de kilowatts.

a)      expresa este valor en watts.

b)      ¿durante cuánto tiempo debería operar esta planta para realizar un trabajo de 240 mil millones de Joules?

c)       si la estación ópera durante diez minutos, ¿cuál es el trabajo total que realiza?

·         un montacargas sube en tres segundos y con velocidad constante, un saco de café de 60 kilos, desde el suelo hasta un estudio hasta un estante a 20 metros de alto.

a)      ¿cuál es, en newtons, la fuerza que ejerce el montacargas sobre el saco al realizar esta operación?

b)      ¿cuál es el trabajo realizado por el montacargas?

c)       ¿qué potencia desarrolla?

              d) la potencia de este monta llantas, ¿es mayor menor o igual que la potencia de la                       licuadora común? (consulte los datos inscritos en uno de estos aparatos).

EJERCICIOS DE TRABAJO Y ENERGÍA

·    En la figura de este ejercicio ocurren transformaciones sucesivas de una forma de energía a otra. En los espacios vacíos indica la forma de energía que corresponde a cada parte de la figura.

·         un cuerpo de masa m = 2 kg se desplaza con una velocidad 5 m/s

a)      ¿cuál es la energía cinética de este objeto?

b)      ¿cuántas veces menor sería el valor de la energía cinética, si la masa del cuerpo hubiera sido tres veces menor?

c)       ¿cuántas veces mayor se volvería a la energía cinética, si la velocidad del cuerpo fuese duplicado?

d)      ¿qué sucedería con la energía cinética solo si sólo se cambiará la dirección de velocidad? ¿por qué?

·         una bala de revólver, cuya masa es de 20 g,  tiene una velocidad de 100 m/s. Dicha bala da en el tronco de un árbol y penetra en él cierta distancia hasta detenerse.

a)      ¿cuál era la energía cinética de la bala antes de chocar con el árbol?

b)      ¿entonces, qué trabajo realizó la bala al penetrar en el tronco?

·         El cuerpo mostrado en la figura de este ejercicio pasó por el punto A con una energía cinética  EcA = 30 J. La fuerza F que actúa en el cuerpo efectúa sobre él, en el trayecto de A a B un trabajo T = 15 J. Considerando despreciable la fuerza de fricción, responde:

a)      ¿cuál es la cantidad de energía transmitida al cuerpo por la fuerza F?

b)      ¿entonces cuál será la energía cinética del cuerpo en B?

·         Considere los mismos datos del ejercicio anterior, pero suponga ahora que la fuerza de fricción, no es despreciable y realiza sobre el cuerpo desde A hasta B, un trabajo T = -5 J.

a)      ¿la fuerza de fricción proporciona o quita energía al cuerpo?

b)      ¿cuál es el trabajo total T_AB realizado por las fuerzas que actúan sobre el cuerpo?

c)       ¿cuánto vale la energía cinética del objetivo del al pasar por B?

·         Un satélite artificial está girando con movimiento circular uniforme alrededor de la tierra (ver figura):

a)      ¿cuál es el ángulo Θ entre la fuerza F de atracción de la tierra y la velocidad V del satélite?

b)      ¿basándose en la respuesta a la pregunta anterior, diga qué trabajo realiza la fuerza F sobre el satélite?

c)       Entonces, ¿la fuerza F transfiere energía el satélite?

d)      de este modo, la energía cinética del satélite, ¿aumenta, disminuye o permanece constante?

·         Un niño, ejerciendo una fuerza F= 30 N, tira de un carrito cuyo peso es P=50 N, a lo largo de la rampa ilustrada en la figura. Despreciando la fricción entre el carro y la rampa, y considerando el desplazamiento AB = 4,0 m, señale cuál de las afirmaciones siguientes está equivocada.

a)      ¿el trabajo realizado por la por la reacción normal N es nulo?

b)      ¿el ángulo formado por la fuerza F con el desplazamiento del carrito es de 30°?

c)       ¿el trabajo realizado por la componente PT es de -100 J?

d)      ¿el ángulo formado por la componente PN con el desplazamiento del carrito es de 90°?

e)      ¿el trabajo total realizado por el carrito es de 20 J?

EJERCICIOS ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL

·         un niño que se halla en la azotea de un edificio cuya altura es de 8 metros, deja caer un cuerpo de masa m = 10 kg.

a)      ¿cuál es la EPG del cuerpo en lo alto del edificio?

b)      ¿cuál es la EPG del cuerpo al pasar por el punto B situado a una altura Hb = 2 m por arriba del suelo?

c)       ¿cuánto vale el trabajo realizado por el peso del cuerpo en el desplazamiento desde A hasta B?

·         una lámpara de masa m =2 kg se desprende del techo y cae sobre el piso de una sala desde una altura hA = 3 m (ver figura).

a)      ¿cuánto vale la EPG de la lámpara en relación con el suelo, cuando estaba en la oposición A?

b)      ¿entonces qué trabajo podría realizar la lámpara al caer desde A hasta el suelo?

·         al caer la lámpara del ejercicio anterior, pasó por el punto B situado a una altura hB = 2 mdel piso (ver figura)

a)      ¿cuál es la EPG de la lámpara cuando pasa por B?

b)      recordando la relación entre trabajo y energía potencial calcule el trabajo TAB que realiza el peso de la lámpara en el desplazamiento desde A hasta B

·         los cálculos de la energía potencial gravitacional en los ejercicios anteriores, se hicieron considerando al piso como nivel de referencia. Considere ahora el plano de la superficie de la mesa que se muestra en la figura, como el nivel de referencia.

a)      calcule las energías potenciales E´PA y E´PB de la lámpara en relación con este nuevo nivel.

b)      empleando los valores obtenidos en el punto a del ejercicio anterior, halle el trabajo TAB realizado por el peso de la lámpara en el desplazamiento desde A hasta B.

·         comparando los resultados de los ejercicios anteriores responda.

a)      ¿cambiaron los valores de las energías potenciales calculadas cuando se modificó el nivel de la referencia?

b)      ¿el valor de TAB se alteró al cambiar el nivel de referencia?

EJERCICIOS ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

Ejercicios:

·         una persona estira lentamente un resorte de constante elástica K = 200 N/m desde su longitud inicial (sin deformación) de 50 cm hasta su longitud final de 60 cm.

a)      conforme el resorte se va deformando, ¿la fuerza que ejerce sobre la persona aumenta disminuye o permanece constante?

b)      exprese en metros la información final x sufrida por el resorte.

c)       ¿cuál es el valor de la fuerza que el muelle ejerce sobre la persona cuando alcanza la longitud de 60 cm?

·         una misma fuerza F se aplica sucesivamente a dos resortes diferentes, A y B. Se observa que la deformación XA del resorte A es mayor la deformación XB del resorte B.

a)      ¿diría usted que el resorte A es más duro o más blando que el B?

b)      ¿la constante elástica KA del muelle A, es mayor o menor que la constante elástica KB de B?

c)       Entonces, ¿los resortes que tienen constantes elásticas de valor elevado son más duros o más blandos?

·         la figura muestra un resorte comprimido que empuja un bloque desde el punto A, donde su formación es XA = 0,40 m, hasta el punto cero en el cual el resorte no presenta deformación. El diagrama F – X, muestra cómo cambia la fuerza a F que el muelle ejerce sobre el bloque.

a)      calcule la pendiente de esta gráfica. Entonces, ¿cuál es el valor de la constante elástica del resorte?

b)      calcular el trabajo empleando el diagrama F – X.

·         considerando la situación descrita en el anterior ejercicio:

a)      ¿cuál es el valor de la EPE del cuerpo cuando se encuentra en la posición A?

b)      así pues, ¿qué trabajo realiza el resorte al empujar el bloque desde A hasta cero?

·         considere el cuerpo en el instante en que pasa por el punto B, en el cual la deformación del resorte es XB = 0,20 m.

a)      ¿cuál es la EPE del bloque en esta posición?

b)      recordando la relación entre el trabajo y la EPE, calcule el trabajo y la TAB que el resorte realiza al empujar el cuerpo de A a B.

·         un cuerpo se encuentra en el extremo de un resorte el cual tiene una deformación X. Al aumentar la deformación del resorte a un valor 2X:

a)      el valor de su constante elástica, ¿aumenta, disminuye o no varía?

b)      ¿cuántas veces mayor se vuelve la fuerza ejercida por el resorte sobre el cuerpo?

c)       ¿cuántas veces mayor se vuelve la EPA?

EJERCICIOS CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA:

·         una persona arroja una pelota verticalmente hacia abajo desde lo alto de un edificio. En el punto A, cuando la pelota sale de la mano de la persona, su energía potencial respecto al suelo es EPa = 8,0 J, y su energía cinética ECa= 5,0 J.

a)      despreciando la fricción con el aire durante la caída responda: ¿cuál es la energía total ET, de la pelota en el punto A?

b)      ¿cuánto vale la energía mecánica total de la pelota en el punto M?

c)       ¿cuánto vale en el punto B, inmediatamente antes de chocar o tocar el suelo?

·         en las condiciones del ejercicio anterior:

a)      suponiendo que la energía cinética de la pelota en M es ECM = 7.0 J, ¿cuál es su energía potencial en este punto?

b)      ¿cuál es la energía potencial del objeto en B? De modo que,  ¿cuál es la energía cinética en este punto?

·         considerando los datos de los ejercicios determine:

a)      ¿cuál fue la pérdida de energía potencial de la pelota al pasar de A a M? De manera que, ¿cuál fue ese incremento de energía cinética?

b)      ¿qué valor tuvo la pérdida de energía potencial de la pelota al pasar de A a B? Así pues, ¿cuál fue el incremento en su energía cinética?

·         un cuerpo de masa m = 200 gramos, es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial Vo = 6,0 m/s como se ve en la figura.

a)      ¿cuál es el valor de la energía cinética del objeto al salir de la mano de la persona?

b)      Entonces, ¿cuál será el valor de la energía potencial del objeto al llegar al punto más alto?

c)       ¿qué altura alcanzará el objeto?

d)      ¿qué valor tiene la energía cinética con la cual el cuerpo vuelve al punto de lanzamiento? ¿y el valor de su velocidad al regresar a ese punto?

·         cuál debe ser la velocidad mínima que debe tener un bloquea para llegar hasta el punto B, como se ve en la figura? Nota: aplique el principio de conservación de la energía.

·         un bloque parte de A sin velocidad inicial, y se desliza por el camino como se ve en la figura. ¿qué distancia se recorre en la parte plana si solamente hay rozamiento en esta parte? ¿El coeficiente de rozamiento en esta parte es 0,2 y se mueve a velocidad constante?