FÍSICA GENERAL - FASE 3 - GRUPO ( 4 - 5 )

FÍSICA GENERAL

ACTIVIDAD COLABORATIVA FASE 3  (4 - 5)

Teorema de la Conservación de la Energía Mecánica y sus Aplicaciones:

1. El resorte de la figura está apoyado sobre la superficie horizontal y tiene su extremo derecho asegurado a la pared. Su constante elástica vale  128 N/m. El bloque tiene masa  0.815 kg  y es lanzado hacia el resorte, apoyado en la superficie, con rapidez 𝑣= 2.83 m/s. Todas las superficies en contacto carecen de rozamiento.

(a) Determine la rapidez del bloque cuando está pasando por la posición B, donde la compresión del resorte vale  XB=0.158 m. 

(b) Determine la máxima compresión que el bloque produce en el resorte (esta posición está marcada C en la figura; 𝑥= ? ) 

(c) Determine la rapidez del bloque después de que ha vuelto a perder contacto con el resorte (posición D en la figura). 

(d) La figura usa un eje X horizontal, positivo hacia la derecha, que corre a lo largo del eje del resorte. 

El origen  𝑥 = 0  está ubicado en el punto del extremo izquierdo del resorte no deformado, como lo muestra la primera subfigura. Para la coordenada  𝑥  del bloque, use su cara frontal (la del lado del resorte). El contacto entre bloque y resorte comienza entonces en la coordenada  𝑥 = 0 . Si la coordenada  𝑥  del bloque en las posiciones A y D es  −0.500 m,  trace una gráfica cuantitativa (ejes marcados numéricamente) de la rapidez del bloque contra su posición (𝑣 en el eje Y, 𝑥 en el eje X). La gráfica debe cubrir todo el movimiento del bloque desde A hasta D.

2. Un bloque de  20.0 kg  se conecta a un bloque de  30.0 kg  mediante una cuerda que pasa sobre una polea ligera sin fricción. El bloque de 30.0 kg se conecta a un resorte con constante de fuerza de  1.80 × 10^2 N/m, como se muestra en la figura. El resorte no está estirado cuando el sistema está como se muestra en la figura, y el plano inclinado no tiene fricción. El bloque de  20.0 kg  se jala  20.0 cm  hacia abajo del plano (de modo que el bloque de 30.0 kg está  40.0 cm  sobre el suelo) y se libera desde el reposo. Encuentre la rapidez de cada bloque cuando el bloque de 30.0 kg regresa a la posición  20.0 cm  arriba del suelo

3. Una partícula de 0.5 kg de masa se dispara desde P como se muestra en la figura, con una velocidad inicial vi, que tieneuna componente horizontal de 35 m/s.  La partícula asciende hasta la altura máxima de 22 m sobre P.  Con la ley deconservación de la energía determine 

(a) la componente vertical de vi, 

(b) el trabajo efectuado por la fuerzagravitacional sobre la partícula durante su movimiento de P a B, y 

(c) las componentes horizontal y vertical del vectorvelocidad cuando la partícula llega a B.

4. Un hombre que corre tiene la mitad de la energía cinética que un niño con la mitad de su masa.  El hombre aumenta su velocidad en 1.0 m/s, y luego tiene la misma energía cinética que la del niño.  ¿Cuál era la velocidad original de los

dos?

Teorema de Conservación de  la Cantidad de Movimiento o Momento Lineal:

5. Una canica de 10.0 g se desliza hacia la izquierda a 0.400 m/s sobre una acera horizontal de Nueva York cubierta de hielo y sin fricción, y sufre un choque elástico de frente con otra canica, de 30.0 g, que se desliza hacia la derecha a 0.100 m/s (puesto que el choque es de frente, los movimientos son en una línea recta). 

(a) Calcule el cambio en el momentum lineal para cada canica como resultado del choque. 

(b) Calcule el cambio de energía cinética para cada canica como resultado del choque. . 

6. Un automóvil de 4 toneladas se mueve a 60 m/s hacia la derecha. Alcanza a otro automóvil de 2 toneladas que se mueve a 20 m/s, también hacia la derecha. Si chocan y quedan pegados uno a otro, ¿cuál será su velocidad inmediatamente después del choque? 

7. Una partícula de masa m se mueve con cantidad de movimiento de magnitud p. Demuestre que la energía cinética de la partícula está dada por 𝐾 =𝑝^2/2m . b) Exprese la magnitud de la cantidad de movimiento de la partícula en términos de su energía cinética y masa.?

Conservación en la Cantidad de Flujo (Ecuación de continuidad)

8. En un elevador de automoviles que se emplea en un taller, el aire comprimido ejerce una fuerza sobre un pequeño émbolo de sección transversal que tiene un radio de 6.00 cm. Esta presión se trasmite por medio de un líquido a un segundo émbolo de 18.0 cm de radio. ¿Qué fuerza debe ejercer el aire comprimido para levantar un auto que pesa 14 200 N?¿Qué presión del aire producira ésta fuerza?.  

9. Una manguera de 1.5 cm de diametro es utilizada para llenar un valde de 18 litros. Si la manguera tarda ¾ de minuto para llenar el valde (1 L=10³ cm³) ¿Cuál será la velocidad del agua al salir de la manguera?  Sí el diámetro de la manguera se reduce a 1.00 cm ¿Cuál será la velocidad del agua al salir de la manguera, suponiendo la misma tasa de flujo?

10. Una pelota de ping pong tiene un diámetro de 3.60 cm y una densidad promedio de 0.084 0 g/cm^3. ¿Qué fuerza se requiere para mantenerla completamente sumergida bajo el agua? Presente la respuesta en las unidades del medida del S.I.