FÍSICA GENERAL
ACTIVIDAD COLABORATIVA
Física y medición
1. Una habitación mide 3.80 m por 3.60 m y su techo está a 2.50 m de altura.
(a) ¿Cuál es el volumen de la habitación en m3?
1. Una habitación mide 3.80 m por 3.60 m y su techo está a 2.50 m de altura.
(a) ¿Cuál es el volumen de la habitación en m3?
(b) ¿Cuál es el volumen de la habitación en cm3?
Vectores
2. Un submarino se sumerge desde la superficie del agua en un ángulo de 20.0° bajo la horizontal, siguiendo una trayectoria recta de 50.0 m de largo.
(a) ¿A qué distancia está el submarino de la superficie del agua ?
(b) ¿Qué distancia adicional debe avanzar el submarino a lo largo de la misma dirección para quedar a 1.00 ×10^2 m de profundidad?
3. Una fuerza F⃗1 de 6.00 N de magnitud actúa sobre un objeto en el origen en una dirección de 30.0° sobre el eje X positivo de un plano XY. Una segunda fuerza F⃗2 de 5.00 N de magnitud actúa sobre el objeto en la dirección del eje Y negativo. Calcule la magnitud y la dirección de la fuerza resultante F⃗1 + F⃗2 .
2. Un submarino se sumerge desde la superficie del agua en un ángulo de 20.0° bajo la horizontal, siguiendo una trayectoria recta de 50.0 m de largo.
(a) ¿A qué distancia está el submarino de la superficie del agua ?
(b) ¿Qué distancia adicional debe avanzar el submarino a lo largo de la misma dirección para quedar a 1.00 ×10^2 m de profundidad?
3. Una fuerza F⃗1 de 6.00 N de magnitud actúa sobre un objeto en el origen en una dirección de 30.0° sobre el eje X positivo de un plano XY. Una segunda fuerza F⃗2 de 5.00 N de magnitud actúa sobre el objeto en la dirección del eje Y negativo. Calcule la magnitud y la dirección de la fuerza resultante F⃗1 + F⃗2 .
Movimiento en una dimensión
4. En la figura se muestra una gráfica velocidad versus tiempo de un objeto que se mueve a lo largo del eje x.
(a) Trace una gráfica cuantitativa de la aceleración en función del tiempo.
(b) Determine la aceleración promedio del objeto en los intervalos de tiempo t = 5.00 s a t = 15.0 s y t = 0 s a t = 20.0 s.
5. Un electrón en un tubo de rayos catódicos acelera desde una rapidez de 2.00 × 104 m/s hasta 6.00 × 106 m/s en 1.50 cm.
(a) ¿Cuál es su aceleración?
(b) ¿En qué intervalo de tiempo el electrón recorre estos 1.50 cm?
Movimiento en dos dimensiones
6. Considere las manecillas de un reloj analógico.
(a) Calcule la velocidad angular del horario y del minutero, en rad/s.
(b) Escriba las funciones explícitas, de posición angular versus tiempo en segundos, de estas dos manecillas, tomando como t = 0 s el instante de las 12:00 m.
(c) A qué hora, después de las 12:00 m, formarán estas dos manecillas por primera vez un ángulo de 90.0° entre sí ?
4. En la figura se muestra una gráfica velocidad versus tiempo de un objeto que se mueve a lo largo del eje x.
(a) Trace una gráfica cuantitativa de la aceleración en función del tiempo.
(b) Determine la aceleración promedio del objeto en los intervalos de tiempo t = 5.00 s a t = 15.0 s y t = 0 s a t = 20.0 s.
5. Un electrón en un tubo de rayos catódicos acelera desde una rapidez de 2.00 × 104 m/s hasta 6.00 × 106 m/s en 1.50 cm.
(a) ¿Cuál es su aceleración?
(b) ¿En qué intervalo de tiempo el electrón recorre estos 1.50 cm?
Movimiento en dos dimensiones
6. Considere las manecillas de un reloj analógico.
(a) Calcule la velocidad angular del horario y del minutero, en rad/s.
(b) Escriba las funciones explícitas, de posición angular versus tiempo en segundos, de estas dos manecillas, tomando como t = 0 s el instante de las 12:00 m.
(c) A qué hora, después de las 12:00 m, formarán estas dos manecillas por primera vez un ángulo de 90.0° entre sí ?
7. Para probar la rueda delantera de una bicicleta, una persona de pie al lado de la cicla la levanta por su parte frontal y pone a girar esa rueda con un periodo de 1.20 s en sentido horario, observando que gira con muy poca fricción. La rueda lleva una pequeña marca blanca en su neumático, a 62.2 cm del eje de rotación (ese es el radio estándar de las ruedas de bicicleta urbana para adulto). Use un sistema XY fijo a Tierra, en el plano de la rueda, con eje X horizontal hacia la derecha y eje Y hacia arriba. Cuando el radio correspondiente a la marca ha girado un ángulo de 30.0° con respecto al eje X, determine, en términos de los vectores unitarios î y ĵ,
(a) El vector de posición de la marca.
(b) El vector de velocidad de la marca.
(c) El vector de aceleración de la marca.
(c) El vector de aceleración de la marca.
Leyes de Movimiento
8.La rapidez promedio de una molécula de nitrógeno en el aire es aproximadamente 6.70 × 10^2 m/s y su masa es 4.68 × 10^−26 kg. Si una molécula de nitrógeno tarda 3.00 × 10^−13 s en contacto con una pared mientras la golpea, y rebota con la misma rapidez pero moviéndose en la dirección opuesta,
(a) ¿Cuál es la aceleración media de la molécula durante este intervalo de tiempo?
(b) ¿Qué fuerza media ejerce la molécula sobre la pared?
9. Un tornillo de hierro de 65.0 g de masa cuelga de una cuerda de 45.7 cm de largo. El extremo superior de la cuerda está fijo. Sin tocarlo, un imán atrae el tornillo de modo que este permanece fijo, desplazado horizontalmente 18.0 cm a la derecha desde la línea vertical previa de la cuerda.
8.La rapidez promedio de una molécula de nitrógeno en el aire es aproximadamente 6.70 × 10^2 m/s y su masa es 4.68 × 10^−26 kg. Si una molécula de nitrógeno tarda 3.00 × 10^−13 s en contacto con una pared mientras la golpea, y rebota con la misma rapidez pero moviéndose en la dirección opuesta,
(a) ¿Cuál es la aceleración media de la molécula durante este intervalo de tiempo?
(b) ¿Qué fuerza media ejerce la molécula sobre la pared?
9. Un tornillo de hierro de 65.0 g de masa cuelga de una cuerda de 45.7 cm de largo. El extremo superior de la cuerda está fijo. Sin tocarlo, un imán atrae el tornillo de modo que este permanece fijo, desplazado horizontalmente 18.0 cm a la derecha desde la línea vertical previa de la cuerda.
(a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre del tornillo.
(b) Encuentre la tensión en la cuerda.
(c) Encuentre la fuerza magnética sobre el tornillo.
(c) Encuentre la fuerza magnética sobre el tornillo.
Fuerzas de rozamiento y Dinámica del Movimiento Circular.
10. Un carro de montaña rusa (ver figura) tiene una masa de 528 kg cuando está completamente cargado con pasajeros. (a) Si el vehículo tiene una rapidez de 20.0 m/s en el punto (A), ¿cuál es la fuerza que ejerce la pista sobre el carro en este punto? (el radio de curvatura en el punto (A) vale 10.0 m). (b) ¿Cuál es la rapidez máxima que puede tener el vehículo en el punto (B) y todavía permanecer sobre la pista? (el radio de curvatura en el punto (B) vale 15.0 m).
10. Un carro de montaña rusa (ver figura) tiene una masa de 528 kg cuando está completamente cargado con pasajeros. (a) Si el vehículo tiene una rapidez de 20.0 m/s en el punto (A), ¿cuál es la fuerza que ejerce la pista sobre el carro en este punto? (el radio de curvatura en el punto (A) vale 10.0 m). (b) ¿Cuál es la rapidez máxima que puede tener el vehículo en el punto (B) y todavía permanecer sobre la pista? (el radio de curvatura en el punto (B) vale 15.0 m).
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