Física 1 ORT

En este curso de Física 1 aprenderás los conceptos claves de la temática que se trata en el curso. Se resolverán ejercicios claves de nivel de Parcial y examen; de manera que llegues a estos con una buena práctica; además de comprender el razonamiento necesario en conjunto de los procedimientos matemáticos necesarios.

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Cinemática

Ejercicio 1

Introducción teórica: Cinemática

Ejercicio 2

Caída Libre

Una pelota es lanzada verticalmente hacia arriba desde el suelo con una rapidez inicial de 15.0 m/s.

(i) ¿Cuánto tiempo transcurre hasta que la pelota alcanza su altitud máxima?

(ii) ¿Cuál es su altitud máxima?

(iii) Determina la velocidad y la aceleración de la pelota en t = 2.0 segundos.

Ejercicio 3

Vas en auto por una carretera de dos carriles, a 80.0 Km/h. A 0.250 Km
se acerca en sentido contrario otro auto que avanza también a 80.0 Km/h.

Delante de tu auto, a una distancia de 50.0 m hay otro vehículo que se
mueve a 60.0 Km/h.

¿Cuánto debes acelerar para rebasarlo y regresar a tu carril antes de que pase el vehículo que se acerca?

Cada uno de los tres vehículos tiene 4.0 m de longitud. (Supón que tu aceleración es constante y que puedes despreciar el ancho del auto.)

Ejercicio 4

Proyectiles

Un jugador de básquetbol de 2.00 m de estatura lanza un tiro al aro desde una distancia horizontal de 10.00 m como se muestra en la figura.

Si tira a un ángulo de 40° con la horizontal;

¿con qué rapidez inicial debe tirar la pelota de manera que la misma entre al aro? La altura del aro es 3.05 m.

Ejercicio 5

Sistemas no inerciales

Durante el despegue, los astronautas del transbordador espacial por lo general están sometidos a aceleraciones superiores a 1.40 g, donde g = 9.80 m/s2. En sus entrenamientos los astronautas utilizan un
dispositivo donde experimentan tal aceleración, en forma de aceleración centrípeta. El astronauta, con el cinturón de seguridad firmemente sujeto está sentado en una cabina al final de un brazo mecánico que gira
con rapidez constante en un círculo horizontal. Determina la velocidad de rotación en revoluciones por segundo, requerida para proporcionar al astronauta una aceleración centrípeta de 1.40g mientras el
astronauta se mueve en un círculo de radio 10.0 m.

Ejercicio 6

Mientras esperas tu vuelo en un aeropuerto ves a un niño corriendo encima de una cinta mecánica. El niño corre a 2.5 m/s respecto a la cinta y tú decides determinar la velocidad de la cinta. Observas que el niño
recorre la pasarela de extremo a extremo (21 m) hasta llegar al final, gira, y la vuelve a recorrer en sentido opuesto hasta llegar al inicio. El niño tarda 22 segundos en total. ¿Cuál es la velocidad de la cinta respecto al
piso?

Ejercicio 7

Una nadadora intenta cruzar perpendicularmente un río nadando con una velocidad de 1.6 m/s respecto al agua en reposo. Sin embargo, llega a la otra orilla en un punto que está 40 m más lejos en la dirección de la
corriente. Sabiendo que el río tiene un ancho de 80 m ,
(a) ¿Cuál es la velocidad de la corriente del río?
(b) ¿Cuál es la velocidad de la nadadora respecto a la orilla?
(c) ¿En qué dirección debería nadar para llegar al punto directamente opuesto al punto de partida?

Ejercicio 8

Un barco navega aguas arriba (contra corriente) sobre un río que corre con una velocidad v con respecto a la orilla. La velocidad de la embarcación con respecto al agua tiene módulo u constante. En el instante t = 0,
el barco se cruza con un tronco que viene a su encuentro arrastrado por la corriente. Al cabo de un tiempo Δt , el piloto decide invertir instantáneamente la marcha para recuperar el tronco. ¿Cuánto tiempo
transcurrió entre t = 0 y el instante en que el navegante recupera el tronco?

Dinámica

Ejercicio 9

Dos bloques de masas m1 y m2 conectados entre sí por una cuerda ideal se aceleran uniformemente sobre una superficie sin rozamiento como se muestra en la figura. Dibuja el diagrama de fuerzas para cada uno de los bloques y expresa la relación de las tensiones T1/T2 en función de m1 y m2

Ejercicio 10

Se colocan dos masas m1 =1 kg y m2 = 2 kg atadas por una cuerda tensa en un plano liso inclinado 30° con respecto a la horizontal. Cuando a la masa m1 se le aplica una fuerza F como se muestra en la figura, el sistema se mueve a velocidad constante. Si ahora se aplica una fuerza de valor 3F , determina el valor de la aceleración y la tensión T de la cuerda.

Ejercicio 11

Dos objetos están conectados por una cuerda de masa despreciable como se muestra en la figura. El plano inclinado y la polea no ejercen rozamiento. Determina la aceleración de los objetos y la tensión de la cuerda en función de los parámetros del problema.

Ejercicio 12

Si una de las masas de la máquina de Atwood vale 1.2 kg, ¿cuál debe ser el valor de la otra masa para que el desplazamiento de cualquiera de ellas durante el primer segundo después de comenzar el movimiento sea 0.3 m?

Ejercicio 13

Un bloque de masa M descansa sobre un plano inclinado. Se sujeta a un muro con un resorte cuya constante elástica es k. Mediante una cuerda se une este bloque con otro bloque colgante de masa M, pasando por un soporte sin fricción como se muestra en la figura. Si el coeficiente de fricción estática entre el bloque y la rampa es μ, para que rango de valores de estiramiento del resorte permanece el sistema en equilibrio?

Ejercicio 14

Una caja de masa m = 5.0 kg descansa sobre una caja mayor, de masa M = 25 kg que a su vez descansa sobre una superficie sin fricción. El coeficiente de fricción estática entre las dos cajas es μs = 0.45.

Una cuerda ideal está unida en sus extremos a ambas cajas pasando por una polea fija y sin masa, como se ve en la figura. ¿Cuál es la fuerza F máxima que se puede ejercer sobre la caja inferior sin que las cajas deslicen?

Ejercicio 15

Ejercicio 16

Un alumno compite en una carrera con una amiga. Al principio, ambos tienen la misma energía cinética, pero el alumno observa que su amiga le está venciendo. Incrementando su velocidad en un 25%, él corre a la misma velocidad que ella. Si la masa del joven es 85 kg, ¿Cuál es la masa de la muchacha?

Ejercicio 16

Un bloque de masa M desliza por una superficie inclinada, con una velocidad inicial v0, e ingresa a un terreno donde el coeficiente de rozamiento cinético entre las superficies vale μk. Sabiendo que L = 2h
Halla el valor del coeficiente de rozamiento que hace que el bloque se detenga una altura h debajo de su posición inicial.

Ejercicio 17

El sistema de la figura consta de tres poleas de masa m (cada una) y radios
despreciables. Los hilos son inextensibles y de masa despreciable, al igual que los ganchos. Se desea levantar la masa M = 4m. Calcula el mínimo trabajo realizado por la fuerza F a lo largo del recorrido de altura h.

Ejercicio 18

Ejercicio 19

Una masa m parte del reposo y desliza una distancia d por una pendiente sin fricción que forma un ángulo ϑ con la horizontal. Al entrar en contacto con el resorte, comienza a comprimirlo y cuando recorrió una distancia x = 20 cm, alcanza momentáneamente el reposo. Encuentra la distancia inicial d entre la masa y el resorte.

Ejercicio 20

Un bloque de masa M = 1 kg, parte del reposo en una pista lisa tal como muestra la figura. El cuerpo desliza y llega finalmente a un resorte de constante elástica k = 1000 N/m y longitud natural l0. ¿Cuál es la velocidad del bloque cuando el resorte se encuentra comprimido 10 cm?

Fluidos: Hidrostática e Hidrodinámica

Ejercicio 21

Una botella cilíndrica está cortada por arriba y contiene agua con densidad ρ y viscosidad η, hasta una altura H. Tiene un pequeño orificio por donde sale agua. En la base de la botella hay una cañería horizontal de la largo L y radio pequeño r.
Determinar a qué altura de la base debe estar el orificio para que el agua salga a la misma velocidad que
por la cañería.

Ejercicio 22

Un corcho de altura l se mantiene vertical dentro de una cubeta de agua, la densidad del corcho es la mitad de la densidad del agua (ρc\=ρag /2 ). Suponga que la fricción entre el corcho y el agua y entre éste y las paredes
de la cubeta es despreciable.

a) Hacer un diagrama de la fuerzas que actúan sobre el corcho, y determinar que altura sobresale del corcho que flota sobre el agua, en situación de equilibrio.

b) Ahora se agrega al contenedor un poco de aceite, de densidad , ρac\=0.92ρag de modo que se forma una capa de aceite de altura h= l/3 , suponiendo que el corcho todavía flota fuera de ambos líquidos, que altura sobresale del corcho, en situación de equilibrio.

Ejercicio 23

Una tubería vertical de radio R y altura H, está cerrada y llena de agua con densidad ρ. Se perfora la base y comienza a salir agua hasta que en cierto momento se detiene el flujo.

El agujero de la base es circular de radio r pequeño, o sea r≪R .

Determinar la altura final hf del nivel del agua, en el momento que se detiene el flujo.

Ejercicio 24

Un hombre de 75,0 kg se sube a un barco metálico en forma de cubo sin tapa.

Estando arriba del barco, el hombre nota que la base del barco está sumergida a 10;0cm de la supercie.

El área de la base del cubo es de 4;00m2 y la densidad del agua de mar es 1025kg=m3.

a) Cuál es la masa del Barco?

b) Considere ahora el barco, vacío y sin tripulación Qué se puede concluir de su flotación?

Ejercicio 25

Cuando un objeto aparentemente hecho de oro, de masa 11;25g, es colgado de una cuerda y se sumerge completamente en el agua, de densidad A = 0;9970 g =cm3, se obtiene una lectura en el dinamómetro de 0,1033 N.

Asuma que la aceleración gravitatoria es g = 9;810m=s2.

Eureka! Eureka! gritaba Arquímedes cuando resolvió este problema propuesto por Hierón de Siracusa, que deseaba saber la pureza del oro en una corona de forma irregular.

A) Calcular la densidad del objeto que se sumerge y determinar de qué material se trata.

1. Oro 24k : 19;32 g/cm3

1. Oro 18k: 15;58 g/cm3

1. Oro 14k: 13;07 g/cm3

1. Oro 10k: 11;57 g/cm3

1. Fool’s Gold : 5;00 g/cm3

1. Gold- led : otro valor

B) Solo una de las siguientes afirmaciones es correcta, Cual?

• Si utilizamos un líquido de menor densidad, la lectura del dinamómetro no cambia.

• La tensión de la cuerda, el peso del objeto y la fuerza boyante (empuje) se equilibran.

• El dinamometro mide el peso del objeto.

• Si cambia la presión atmosférica y la densidad del líquido se mantiene constante, la fuerza medida por el dinamómetro disminuye.

• La fuerza total ejercida por la presión del l quido sobre el objeto es igual a cero.

• Ninguna de las a rmaciones anteriores es correcta.

Ejercicios Resueltos Propuestos en Exámenes de Física 1

Ejercicio 26

Ejercicio 27

Ejercicio 28

Ejercicio 29

Ejercicio 30

Ejercicio 31

Ejercicio 32

Ejercicio 33

Ejercicio 34

Ejercicio 35

Ejercicio 36

Ejercicio 37

Ejercicio 38

Ejercicio 39

Ejercicio 40

Ejercicio 41

Ejercicio 42

Ejercicio 43

Ejercicio 44

Ejercicio 45

Ejercicio 46

Una masa de 10 Kg se encuentra unida a una cuerda ideal la cual se encuentra atada en su otro extremo unida a dos cuerdas. Una atada a la pared formando un ángulo de 37 grados con la horizontal, mientras que la otra está unida a una segunda masa.

Cuál será el valor máximo de la segunda masa para que el sistema no se mueva; si la superficie con la masa 1 tiene un coeficiente de rozamiento dinámico de 0,2 y un coeficiente estático de 0,5.

Ejercicio 47

Desde la parte superior de un plano inclinado, se suelta un bloque de 0,1 kg de masa. El bloque desliza sobre el plano inclinado que forma
un ángulo de 50º con la horizontal, una longitud L = 0,5 m y luego comprime el resorte de k = 20 N/m.

Encontrar la máxima compresión del resorte si μ = 0.

Ejercicio 48

En el punto A de la pista de la figura se deja en libertad un pequeño bloque de masa m=1 kg. En el trayecto AB no hay rozamiento. El coeficiente de rozamiento en el tramo BC es 0,1.

La constante del resorte es k = 400 N/m. Si el radio de curvatura es de 5 m,
determinar la máxima compresión del resorte.