FÍSICA GENERAL
ACTIVIDAD COLABORATIVA FASE II - (0 - 1)
Energía de un Sistema
1. Una fuerza F⃗ = (6.00î− 2.00ĵ) N actúa sobre una partícula que experimenta un desplazamiento ∆⃗⃗⃗⃗r⃗ en la dirección del vector unitario 0.800î+ 0.600ĵ.
(a) Hallar el ángulo entre F⃗ y ∆⃗⃗⃗⃗r⃗ .
(b) Si el trabajo realizado sobre la partícula por el agente que aplica la fuerza vale 12.0 N, determine la magnitud del desplazamiento.
2. Una gota de lluvia de 3.35 × 10^−5 kg de masa cae verticalmente con rapidez constante bajo la influencia de la gravedad y la resistencia del aire. Modele la gota como partícula. Mientras cae 1.50 × 10^2 m, ¿Cuál es el trabajo consumido en la gota,
(a) por la fuerza gravitacional?
(b) por la resistencia del aire?
1. Una fuerza F⃗ = (6.00î− 2.00ĵ) N actúa sobre una partícula que experimenta un desplazamiento ∆⃗⃗⃗⃗r⃗ en la dirección del vector unitario 0.800î+ 0.600ĵ.
(a) Hallar el ángulo entre F⃗ y ∆⃗⃗⃗⃗r⃗ .
(b) Si el trabajo realizado sobre la partícula por el agente que aplica la fuerza vale 12.0 N, determine la magnitud del desplazamiento.
2. Una gota de lluvia de 3.35 × 10^−5 kg de masa cae verticalmente con rapidez constante bajo la influencia de la gravedad y la resistencia del aire. Modele la gota como partícula. Mientras cae 1.50 × 10^2 m, ¿Cuál es el trabajo consumido en la gota,
(a) por la fuerza gravitacional?
(b) por la resistencia del aire?
Conservación de la Energía
3. Una cuenta se desliza sin fricción dando un giro completo. Si la cuenta se suelta desde una altura h=350R. Utilice el teorema de la conservación de la energía para determinar su velocidad en el punto A?
4. Un elevador de 6.50 × 10^2 kg parte del reposo. Se mueve hacia arriba durante 4.00 s con aceleración constante hasta que llega a su rapidez de crucero de 1.75 m/s.
(a) ¿Cuál es la potencia promedio del motor del elevador durante este intervalo de tiempo?
(b) ¿En cuánto excede esta potencia a la potencia del motor cuando el elevador se mueve a su rapidez de crucero?
3. Una cuenta se desliza sin fricción dando un giro completo. Si la cuenta se suelta desde una altura h=350R. Utilice el teorema de la conservación de la energía para determinar su velocidad en el punto A?
4. Un elevador de 6.50 × 10^2 kg parte del reposo. Se mueve hacia arriba durante 4.00 s con aceleración constante hasta que llega a su rapidez de crucero de 1.75 m/s.
(a) ¿Cuál es la potencia promedio del motor del elevador durante este intervalo de tiempo?
(b) ¿En cuánto excede esta potencia a la potencia del motor cuando el elevador se mueve a su rapidez de crucero?
Cantidad de Movimiento Lineal y Colisiones
5. Dos bloques de masas M y 3M se colocan sobre una superficie horizontal sin fricción. Un resorte ligero se ensambla a uno de ellos, y los bloques se empujan juntos con el resorte entre ellos. Una cuerda que inicialmente mantiene a los bloques juntos se quema; después de esto, el bloque de masa 3M se mueve hacia la derecha con una rapidez de 1.80 m/s.
(a) ¿Cuál es la velocidad del bloque de masa M?
(b) Encuentre la energía potencial elástica original del sistema, considerando M = 0.250 kg.
(c) ¿La energía original está en el resorte o en la cuerda? Explique su respuesta.
(d) ¿La cantidad de movimiento del sistema se conserva en el proceso de rompimiento? ¿Cómo puede ser, con fuerzas grandes en acción? ¿Cómo puede ser, sin movimiento anticipado y mucho movimiento posterior?
6. Un defensor de línea de fútbol americano de 110 kg va corriendo hacia la derecha a 2.75 m/s, mientras otro defensor de línea de 125 kg corre directamente hacia el primero a 2.60 m/s. ¿Cuáles son
(a) la magnitud y dirección del momento lineal neto de estos dos deportistas.
(b) su energía cinética total?
Breve Estudio de la Presión
7.
(a) Calcule la presión absoluta a una profundidad oceánica de 1000 m. Suponga que la densidad del agua de mar es 1024 kg/m3 y el aire arriba ejerce una presión de 101.3 kPa.
(b) A esta profundidad, ¿qué fuerza debe ejercer el marco alrededor de una ventanilla submarina circular, que tiene 30.0 cm de diámetro, para contrarrestar la fuerza que ejerce el agua?
5. Dos bloques de masas M y 3M se colocan sobre una superficie horizontal sin fricción. Un resorte ligero se ensambla a uno de ellos, y los bloques se empujan juntos con el resorte entre ellos. Una cuerda que inicialmente mantiene a los bloques juntos se quema; después de esto, el bloque de masa 3M se mueve hacia la derecha con una rapidez de 1.80 m/s.
(a) ¿Cuál es la velocidad del bloque de masa M?
(b) Encuentre la energía potencial elástica original del sistema, considerando M = 0.250 kg.
(c) ¿La energía original está en el resorte o en la cuerda? Explique su respuesta.
(d) ¿La cantidad de movimiento del sistema se conserva en el proceso de rompimiento? ¿Cómo puede ser, con fuerzas grandes en acción? ¿Cómo puede ser, sin movimiento anticipado y mucho movimiento posterior?
6. Un defensor de línea de fútbol americano de 110 kg va corriendo hacia la derecha a 2.75 m/s, mientras otro defensor de línea de 125 kg corre directamente hacia el primero a 2.60 m/s. ¿Cuáles son
(a) la magnitud y dirección del momento lineal neto de estos dos deportistas.
(b) su energía cinética total?
Breve Estudio de la Presión
7.
(a) Calcule la presión absoluta a una profundidad oceánica de 1000 m. Suponga que la densidad del agua de mar es 1024 kg/m3 y el aire arriba ejerce una presión de 101.3 kPa.
(b) A esta profundidad, ¿qué fuerza debe ejercer el marco alrededor de una ventanilla submarina circular, que tiene 30.0 cm de diámetro, para contrarrestar la fuerza que ejerce el agua?
8. Un tubo en U de área de sección transversal uniforme, abierto a la atmósfera, está parcialmente lleno de mercurio. Después, se vertió en agua en ambos brazos. Si la configuración de equilibrio del tubo es como se muestra en la Figura, con h2= 1,20 cm, determinar el valor de h1.
Dinámica de Fluidos y Aplicación de la Dinámica de Fluidos.
9. Un gran tanque de almacenamiento, abierto en la parte superior y lleno con agua, en su costado en un punto a 16 m abajo del nivel de agua se elabora un orificio pequeño. La relación de flujo a causa de la fuga es de 2.50 x 10^-3 m3/min. Determine
(a) La rapidez a la que el agua sale del orificio.
(b) El diámetro del orificio.
10. Una jeringa hipodérmica contiene un medicamento que tiene la densidad del agua El barril de la jeringa tiene un área de sección transversal A =2.50×10^-5 m2 y la aguja tiene un área de sección transversal a =1.00 ×10^-8 m2 En ausencia de una fuerza sobre el embolo, la presión en todas partes es 1 atm. Una fuerza F ⃗ de 2.00 N de magnitud actúa sobre el embolo, lo que hace que la medicina salpique horizontalmente desde la aguja. Determine la rapidez del medicamento mientras sale de la punta de la aguja.
9. Un gran tanque de almacenamiento, abierto en la parte superior y lleno con agua, en su costado en un punto a 16 m abajo del nivel de agua se elabora un orificio pequeño. La relación de flujo a causa de la fuga es de 2.50 x 10^-3 m3/min. Determine
(a) La rapidez a la que el agua sale del orificio.
(b) El diámetro del orificio.
10. Una jeringa hipodérmica contiene un medicamento que tiene la densidad del agua El barril de la jeringa tiene un área de sección transversal A =2.50×10^-5 m2 y la aguja tiene un área de sección transversal a =1.00 ×10^-8 m2 En ausencia de una fuerza sobre el embolo, la presión en todas partes es 1 atm. Una fuerza F ⃗ de 2.00 N de magnitud actúa sobre el embolo, lo que hace que la medicina salpique horizontalmente desde la aguja. Determine la rapidez del medicamento mientras sale de la punta de la aguja.
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