Problemas de Física: Piedra, Bicicleta y Bloques

Problema 1: Piedra lanzada desde un edificio

Se lanza una piedra desde lo alto de un edificio con una velocidad inicial de 20 m/s y un ángulo con la horizontal de 30º. Si la altura del edificio es de 45 m, calcular:

• a) Tiempo
• b) Distancia
• c) Componentes horizontal y vertical de la velocidad y velocidad total.
• d) ¿Valor velocidad total en b con energías?

Problema 2: Estudiante en bicicleta

Un estudiante montado en una bicicleta sobre una superficie horizontal, recorre un círculo de R=20 m. Si el coeficiente de rozamiento estático es 0.54:

• a) Velocidad máxima.
• b) Ángulo de inclinación con la vertical.

Problema 3: Bloque en rampa

• Calcular la mínima altura H desde el punto A al suelo para que un bloque que cae sin rozamiento desde lo alto de la rampa llegue al punto B pasando por el rizo de diámetro 4 m.

Problema 4: Yo-yo en caída

Un yo-yo de masa m tiene un eje de radio b y un carrete de radio R. Su momento de inercia puede ser tomado como 1= (1/2) m P. El yo-yo se deja caer desde el reposo.

a) Velocidad cuando ha descendido h.

b) Igual que a) por energías.

Problema 5: Test de Física

TEST (Elegir la respuesta correcta y explicar):

A) Si tenemos una fuerza F constante que actúa sobre una partícula de masa m y la mueve en línea recta, entonces, respecto del punto fijo A:

c) El momento de fuerza se mantiene constante y el momento angular aumenta linealmente con el tiempo.

B) Un objeto de 4 kg inicialmente en reposo en x = 0 se acelera con potencia constante de 8 W.

C) Supongamos una rueda de masa m que sube sin deslizar por un plano con velocidad inicial vc. Ahora, supongamos que la misma rueda sube por el mismo plano con la misma velocidad inicial, también rodando, pero sin fricción. ¿En que caso llegará más arriba?:

d) En el caso en que sube con fricción.

Problema 6: Movimiento de partícula en circunferencia

La ecuación del movimiento de una partícula que se desplaza por una circunferencia viene dada por s = 1 — 3t + 2t2. Calcular la rapidez del móvil y su aceleración tangencial, normal y total en el instante t = 2 s, sabiendo que an = 0.2 m/s2 para t=1 s.

Problema 7: Bloques y poleas

En el sistema representado en la figura, dos bloques de masas m1=10 kg y m2=6 kg están unidos por un cable inextensible de masa despreciable. Las poleas se suponen lisas y sin peso. Se pide determinar la aceleración que adquiere cada uno de los cuerpos y las tensiones de las cuerdas.

Problema 8: Choque elástico de bloques

Un bloque de 4 kg que se mueve hacia la derecha con una velocidad de 6 m/s realiza un choque elástico con un bloque de 2 kg que también se mueve hacia la derecha, pero cuya velocidad es de 3 m/s. Calcular las velocidades finales de cada bloque utilizando tanto el sistema de referencia laboratorio como el sistema de referencia del centro de masas.

Problema 9: Bloques conectados por cuerda

Dos bloques están conectados por una cuerda que pasa por una polea de radio R y momento de inercia I. El bloque de masa m1 desliza sobre una superficie horizontal sin rozamiento; el bloque de masa m2 está suspendido de la cuerda. Determinar la aceleración a de los bloques y las tensiones Tl y T2 suponiendo que la cuerda no desliza sobre la polea.

Problema 10: Test de Física

TEST(Elegir la respuesta correcta y explicar):

A) Una partícula sometida a una fuerza central:

c) Su momento angular es nulo

B) Galileo indicó que, si Se despreciaba la resistencia del aire, los alcances de los proyectiles lanzados con los ángulos de tilo mayores que 450 en una determinada cantidad eran iguales a los alcances de proyectiles lanzados con ángulos de tiro menores de 450 en la misma cantidad. Demostrar la afirmación de Galileo.

C) Tenemos dos bloques sólidos de masas conocidas M1 y M2 que pueden deslizar sin fricción sobre una superficie. Si una fuerza F actúa sobre el bloque de masa M1 y arrastra también al otro bloque de masa M2, entonces la fuerza entre ambos bloques es:

c)M2 F/(Ml + M2)

D) Un bloque de hierro y un bloque de aluminio de igual tamaño son empujados por fuerzas idénticas a lo largo de una superficie horizontal empezando del reposo. Al comparar las energías cinéticas cuando ambos bloques se hayan movido desde el punto de partida durante 10 s:

b) Será mayor la energía cinética del bloque de aluminio.

Problema 11: Fuerza y momento angular

El vector posición de un cuerpo de masa 6 kg está dado por: r = (3t^2— 6t)ux + (—4t^3)uy + (3t+2)uz

a) Fuerza que actúa sobre partícula.

b) El torque, con respecto al origen, de la fuerza que actúa sobre la partícula.

c) El momento lineal y el momento angular de la partícula con respecto al origen.

d) Verificar que F=dp/dt y t=dL/dt.

Problema 12: Bloques y poleas

En el sistema representado en la figura, dos bloques de masas m1 = 10 kg y m2=6 kg están unidos por un cable inextensible de masa despreciable. Las poleas se suponen lisas y sin peso. Se pide determinar la aceleración que adquiere cada uno de los cuerpos y las tensiones de las cuerdas.

Problema 13: Choque elástico de bloques

Un bloque de 4 kg que se mueve hacia la derecha con una velocidad de 6 m/s realiza un choque elástico con un bloque de 2 kg que también se mueve hacia la derecha, pero cuya velocidad es de 3 m/s. Calcular las velocidades finales de cada bloque utilizando tanto el sistema de referencia laboratorio como el sistema de referencia del centro de masas.

Problema 14: Cilindro rodando por plano inclinado

Un cilindro macizo homogéneo de masa m y radio R se deja rodar sin deslizamiento por un plano inclinado 0(tecta) hacia abajo. El cilindro parte del reposo.

a) Aceleración centro de masas y fuerza de rozamiento en función del ángulo 0(tecta).

b) Si el coeficiente de rozamiento estático es ue determinar el ángulo máximo de inclinación del plano de modo que el cilindro descienda sin deslizar.

Problema 15: Test de Física

Sobre una superficie horizontal, un cilindro de masa m rueda en condición de rodadura y llega con velocidad v a la base de un plano inclinado de ángulo 9.

c) Es la misma.

Problema 16: Movimiento de partícula en círculo

Una partícula se mueve sobre un círculo de radio r=2 m de modo que 0=3t^2—2t donde O(tecta) está en radianes y t en segundos. Después de 4 s de movimiento, calcular: el ángulo descrito, el arco recorrido, las velocidades lineal y angular, y las aceleraciones tangencial centrípeta, angular y total.

17) Masa del bloque: M=0.4kg. No hay rozamiento.

a) ¿Aceleración baja bloque?

b) ¿Velocidad en la parte superior de la circunferencia?

c) ¿Constante del muelle que amortigua el choque final si queremos que se comprima 5 cm?

c) ¿Velocidad del bloque cuando el muelle está comprimido 2 cm?

18) Dos puntos materiales de masas m1=4 kg y m2=6 kg están situados en (0,3) y (4,0), respectivamente (coordenadas en metros), siendo sus velocidades v= 2i m/s y v2= 3j m/s. Se pide:

a) Momento cinético del sistema respecto del origen O y momento cinético a su centro de masas.

b) Energía cinética del sistema en O

19) TEST D) Dos bloques A y B de masa distintas se colocan unidos por un muelle encima de una mesa sin rozamiento.

a) La magnitud de las aceleraciones que adquieren A y B son iguales.