Guía de Trabajo ajo #8 Conservación de la Energía Mecánica
7 de noviembre de 2014, III III-2014 1
Universidad Nacional Autónoma de Honduras
Facultad de Ciencias Escuela de Física Física Física General General I FS-100 FS-100
Nombre: __________________________ Cuenta: ___________________ Docente:______________ Sección:_____ Firma:________ Firma Rev:________ Resuelva va Instrucciones: Resuel
de forma clara clara y ordenad ordenada a los problemas problemas que se plantean plantean a continua continuación, ción, todas todas las respuestas deben estar justificadas por un procedimiento y encerradas con un recuadro en tinta, de lo contrario no tiene derecho a reclamos.
#1 La figura muestra muestra dos rampas rampas distintas distintas sin fricción. fricción. Las alturas alturas y1 y y2 son iguales en cada rampa. Si un bloque con masa m se suelta del reposo en el extremo izquierdo de cada rampa, ¿cuál bloque tendrá mayor rapidez al llegar al extremo derecho? a) El bloque bloque I b) El bloque bloque II c) La rapidez rapidez es la misma misma para ambos bloques. bloques.
#2 La figura muestra muestra dos rampas rampas distintas distintas sin fricción. fricción. Las alturas alturas y1 y y2 son iguales en cada rampa. Si un bloque con masa m se suelta del reposo en el extremo izquierdo de cada rampa, ¿cuál bloque llegará primero al extremo derecho? a) El bloque bloque I b) El bloque bloque II c) Am Ambos bos bloques llegan al mismo tiempo. tiempo.
#3 Un carro de montaña montaña rusa (ver figura), figura), se sube hasta el punto punto 1 desde donde donde se libera del reposo. Suponiendo Suponiendo que no hay fricción, calcule la rapidez en los puntos 2, 3 y 4.
Fís. ₡är£ø$ äärrê†ê
Coordinador Coor dinador Física Física General General I (FS-100), UNAH
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#4 Dos masas están conectadas mediante un resorte, como se muestra en la figura. La masa mA = 4.00 kg descansa sobre un plano inclinado sin fricción, mientras que m B = 5.00 kg inicialmente se mantiene a una altura de h=0.75 m sobre el suelo. Si a mB se le permite caer, use la conservación de energía para encontrar la velocidad de las masas justo antes de que mB golpee el suelo.
#5 Queremos subir una caja de 12.0 kg a un camión deslizándola por una rampa de 2.50 m inclinada 30 . Un obrero, sin considerar la fricción, calcula que puede subir la caja por la rampa dándole una rapidez inicial de 5.00 m/s con un empujón en la base. Sin embargo, la fricción no es despreciable; la caja sube 1.60 m por la rampa, se para y se desliza de regreso (ver figura). °
a) Suponiendo que la fuerza de fricción que actúa sobre la caja es constante, calcule su magnitud. b) Qué rapidez tiene la caja al volver a la base de la rampa?
#6 En una situación de diseño, un elevador de 2000 kg con cables rotos cae a 4.00 m/s cuando hace contacto con un resorte amortiguador en el fondo del cubo. Se supone que el resorte debe detener el elevador, comprimiéndose 2.00 m al hacerlo (ver figura). Durante el movimiento, un freno de seguridad aplica una fuerza de fricción constante de 17,000 N al elevador. Imagine que es un consultor de diseño y le piden determinar qué constante de fuerza debería tener el resorte.
Fís. ₡är£ø$ äärrê†ê
Coordinador Física General I (FS-100), UNAH
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#7 Una piedra con masa de 0.200 kg se libera del reposo en el punto A, en el borde de un tazón hemisférico de radio R=0.500 m (ver figura). Suponga que la piedra es pequeña en comparación con R, así que puede tratarse como partícula y suponga que la piedra se desliza en vez de rodar. El trabajo efectuado por la fricción sobre la piedra al bajar del punto A al punto B en la base del tazón es de 0.22 J. a) Entre los puntos A y B, ¿cuánto trabajo es efectuado sobre la piedra por la fuerza normal? b) Entre los puntos A y B, ¿cuánto trabajo es efectuado sobre la piedra por la gravedad? c) ¿Qué rapidez tiene la piedra al llegar a B? d) De las tres fuerzas que actúan sobre la piedra cuando ésta se desliza hacia abajo por el tazón, ¿cuáles (si acaso) son constantes y cuáles no lo son? Explique su respuesta. e) Justo cuando la piedra llega al punto B, ¿cuál es la fuerza normal sobre ella hacia la base del tazón? d) ¿Tiene información suficiente para calcular el coeficiente de fricción cinético entre las superficies? Explique. #8 Un resorte ideal de masa despreciable tiene 12.00 cm de longitud cuando nada se une a él. Cuando usted cuelga un peso de 3.15 kg del resorte, mide que la longitud de éste es de 13.40 cm. Si usted quisiera almacenar 10.0 J de energía potencial en este resorte, ¿cuál sería su longitud total? Suponga que sigue obedeciendo la ley de Hooke. #9 Una masa de 2.50 kg se empuja contra un resorte horizontal, cuya constante de fuerza es de 25.0 N>cm, sobre una mesa de aire sin fricción. El resorte está unido a la superficie de la mesa, en tanto que la masa no está unida al resorte de ninguna manera. Cuando el resorte se comprime lo suficiente como para almacenar 11.5 J de energía potencial en él, la masa se libera repentinamente del reposo. a) Encuentre la rapidez máxima que alcanza la masa. ¿Cuándo ocurre? b) ¿Cuál es la aceleración máxima de la masa, y cuando ocurre? #10 Un bloque con masa de 0.50 kg se empuja contra un resorte horizontal de masa despreciable, comprimiéndolo 0.20 m (ver figura). Al soltarse, el bloque se mueve 1.00 m sobre una mesa horizontal antes de detenerse. La constante del resorte es k=100 N/m. a) Calcule el coeficiente de fricción cinética
µk entre
el bloque y la mesa.
b) Si el coeficiente de friccion estatica entre la superficie y la mesa es desde el punto de máxima compresión hacia la derecha? Explique.
Fís. ₡är£ø$ äärrê†ê
µs = 0.800,
¿podrá regresar el bloque
Coordinador Física General I (FS-100), UNAH
