FÍSICA GENERAL - FASE 3 - GRUPO ( 6 - 7 )

 FÍSICA GENERAL

ACTIVIDAD COLABORATIVA FASE 3  (6 - 7)

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

1. Considere el péndulo simple mostrado en la figura. La distancia entre el punto de soporte (extremo superior de la cuerda fijo a Tierra) y el centro de la esfera vale  1.20 m. La esfera, de masa  0.500 kg, es desplazada lateralmente de

forma que el ángulo  𝜃  vale 25.0°, y liberada con rapidez inicial nula. 

(a) Determine la rapidez de la esfera cuando está pasando por el punto donde la cuerda está vertical. 

(b) Determine la tensión de la cuerda en el punto de la pregunta (a). 

(c) Determine la rapidez de la esfera cuando pasó por el punto donde la cuerda está formando con la vertical un ángulo  𝜃 = 10.0° . 

(d) Determine la tensión de la cuerda en el punto de la pregunta (c). 

(e) ¿Cuáles de las respuestas anteriores cambiarían si se modifica el valor de la masa de la esfera?  

Nota: Asumimos que la figura no está a escala, de forma que el tamaño de la esfera es despreciable en comparación con la longitud de la cuerda. 

Por otro lado, las demás variables mostradas en la figura son útiles es el proceso de solución del problema, y pueden ser usadas.

2. Considere la pista de tobogán mostrada en la figura. Los puntos marcados corresponden a: 

A = máximo absoluto,        

B= máximo local, 

C = mínimo local. 

Un bloque de hielo (masa  𝑚  en la figura) patina sobre la pista sin rozamiento

apreciable. El bloque es apoyado sobre el punto C y se le imprime allí una rapidez  𝑣, para lanzarlo hacia arriba por la pista. 

(a) ¿Cuál debe ser el valor de  𝑣  para que justo alcance a llegar al punto A? (asumimos que el bloque nopierde nunca contacto con la pista). 

Para las preguntas (b), (c) y (d), el bloque es lanzado con la rapidez calculada en la pregunta (a). 

(b) Determine la rapidez con la cual pasa el bloque por el punto B. 

(c) Suponga que el radio de curvatura de la pista en el punto B vale  5.00 m. 

Determine la magnitud de la fuerza de contacto entre el bloque y la pista en ese punto. 

(d) ¿Cuál podría ser el valor mínimo del radio de curvatura de la pista en el punto B si se busca que el bloque se mantenga en contacto con ella al pasar por ese punto?

3. El mecanismo de disparo de un rifle de   juguete se compone de un resorte de constante desconocida. Cuando el resorte se comprime 0.210 m, el rifle es capaz de lanzar un proyectil de 30.0 g hasta una altura máxima de 25.0 m cuando se dispara verticalmente desde el reposo. 

(a) Ignore todas las fuerzas resistivas y determine el valor de la constante del resorte. 

(b) calcule la velocidad de la bala cuando pasa por la posición de equilibrio del resorte. 

(c) ¿Cuál es la velocidad del proyectil cuando está a una altura de 10.0 m?

4. Una esfera  de hielo se suelta del borde de un tazón hemisférico sin fricción cuyo radio mide 26.3 cm (ver figura) ¿con qué velocidad se mueve el cubo en el fondo del tazón?

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

5. Tres carros de masas 4.00 kg, 10.0 kg y 3.00 kg, se mueven sobre una pista horizontal sin fricción con magnitudes de velocidad de 5.00 m/s, 3.00 m/s y 4.00 m/s. Acopladores de velcro hacen que los carros queden unidos después de chocar. Encuentre la velocidad final del tren de tres carros. b) ¿Qué pasaría si? ¿Su respuesta requiere que todos los carros choquen y se unan en el mismo momento? ¿Qué sucedería si chocan en diferente orden?

6. Una bola de billar que se mueve a 4.50 m/s golpea una bola fija de la misma masa. Después de la colisión, la primera bola se mueve, a 4.20 m/s, en un ángulo de 30.0° respecto de la línea de movimiento original. Si supone una colisión elástica (ignore la fricción y el movimiento rotacional), encuentre la velocidad de la bola golpeada después de la colisión.

7. Un pegote de plastilina de masa 𝑀, que se mueve horizontalmente a 3.00 m/s, choca y se adhiere a un bloque de masa 4𝑀 que inicialmente está en reposo y cuelga del techo por medio de un alambre liviano de 1.20 m de largo. Determine el ángulo máximo de oscilación, con respecto a la vertical, del bloque después del impacto.

Conservación en la Cantidad de Flujo (Ecuación de continuidad)

8. Para una  cama cuadrada de agua de 1.90 m de lado y 35.0 cm de profundidad, 

(a) Encuentre su peso y 

(b) Encuentre la presión ejercida sobre el piso cuando la cama descansa en su posición normal. Suponga que toda la superficie inferior de la cama está en contacto con el piso.

9. Una tuberia de un acueducto de 12 cm de diámetro interno (DI) surte agua por tubos de menor diámetro (1.00cm de DI) a las casas. Si en una de las casas se demora un balde de 10 L 20 segundos en llenarse ¿Cuáles son las velocidades medias del agua en tubo que entra a una casa y la tuberia principal??

10. 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= 1,00 cm, determinar el valor de h1..