Dinámica

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1.- Una persona empuja horizontalmente una caja  de 30,0 kg a lo largo de una distancia de 4,50 m en un piso plano con velocidad constante. El coeficiente de fricción cinética entre el piso y la caja es de 0,250 . a) ¿Qué magnitud de fuerza debe aplicar esa persona?  b) ¿Cuánto trabajo efectúa dicha fuerza sobre la caja? c) Cuánto trabajo efectúa la fuerza de rozamiento sobre la caja? d) ¿Cuánto trabajo realizan la fuerza de la gravedad y la fuerza normal sobre la caja? e) ¿Qué trabajo total se efectúa sobre la caja? Si se empuja con una fuerza que forma un ángulo de 34,5º respecto al suelo, ¿qué modificaciones serán necesarias en los cálculos anteriores?

2.- Un automóvil es detenido en una distancia D por una fuerza de fricción independiente de la rapidez del auto. ¿Cuál es la distancia en que se detiene (en términos de D) si: a) El auto tiene una velocidad triple inicialmente; b) la velocidad inicial es la misma que en el supuesto inicial, pero se triplica la fuerza de fricción. Utilizar razonamientos de trabajo y energía.

3.- El consumo de energía eléctrica en España es del orden de 1.0 x 1018 J por año. a) ¿Cuál es la tasa media de consumo en watios? b) Si la población es de 45 millones de personas, determine la tasa media de consumo de energía eléctrica por persona. c) El Sol transfiere a la Tierra por radiación 1,0 kW por m2 , aproximadamente. Si esta energía pudiera recolectarse y convertirse en energía eléctrica con eficiencia del 40%, ¿qué área (en km2) sería necesaria para atender el suministro eléctrico de nuestro país?

4. Un esquiador parte del reposo desde lo más alto de un montículo que tiene la forma de un hemisferio, de radio R. Encontrar la altura por debajo del punto de partida a la que el esquiador perderá contacto con el montículo. Despreciar el rozamiento.

5.- Un bloque de 3,0 kg de masa se sujeta contra un muelle de k=10 N/cm, comprimiéndolo 10 mm. El bloque se deja en libertad y el muelle se expande, empujando al bloque a lo largo de una superficie horizontal rugosa. El coeficiente de rozamiento entre la superficie y el bloque es  µ= 0,12.  i) Determinar el trabajo realizado por el bloque sobre el muelle cuando se extiende desde la posición

comprimida hasta la posición de equilibrio. ii) Determinar el trabajo realizado por las fuerzas de fricción en el recorrido anterior. iii) ¿Cuál es la velocidad del bloque cuándo el muelle llega a la posición de equilibrio?. iv) ¿Cuánto se extenderá el muelle hasta que el bloque alcance momentáneamente la situación de reposo? v) Si el bloque se soltara del muelle en ese instante, ¿qué distancia recorrerá todavía sobre la superficie rugosa hasta llegar al reposo?

6.- La energía potencial de los dos átomos de una molécula diatómica, se aproxima con U(r)  =  a/r12 – b/r6 , donde  r  es la distancia y  a  y  b  son constantes positivas. a) Determine la fuerza  F(r) que actúa sobre un átomo en función de  r . Haga dos gráficas, una de U(r)  frente a  r  y otra de  F(r) versus  r . b) Encuentre la distancia de equilibrio entre los dos átomos. ¿Es estable el equilibrio? c) Suponga que los átomos están a esa distancia de equilibrio. ¿Qué  energía mínima debe suministrarse a la molécula para disociarla, es decir, para separar los dos átomos hasta distancia infinita? Esta energía es la energía de disociación de la molécula. d) Para la molécula de CO, la distancia de equilibrio entre los átomos de carbono y de oxígeno es de  1,13 x 10-10 m , y la energía de disociación es de  1,54 x 10-18 J  por molécula. Calcule los valores de  a  y  b  para esta molécula.

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