FÍSICA GENERAL - FASE 3 - GRUPO ( 8 - 9 )

 

FÍSICA GENERAL

ACTIVIDAD COLABORATIVA FASE 3  (8 - 9)

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

1. Con una velocidad inicial de 150 m/s, un proyectil con una masa de 2.40 kg se dispara desde un risco de 125 m de altura, dirigido 41.0º arriba de la horizontal.  ¿Cuáles son 

(a) su energía cinética al momento de disparar, y 

(b) su energía potencial?  

(c) calcule la rapidez del proyectil poco antes de que caiga al suelo.  ¿Cuál respuesta depende de su masa?

2. Un péndulo está compuesto por una esfera de masa m unida a cuerda ligera de longitud “ ᶩ “ . La esfera se suelta desdeel reposo cuando la cuerda forma un ángulo β1 con la vertical, y el pivote en “O” no tiene fricción.

(a) Determinar una expresión para la velocidad y otra para la tensión en el punto más bajo ②. 

(b) Un péndulo de 1.50 m de longitud y 0.400 Kg de masa se suelta desde el reposo cuando la cuerda forma un ángulo de 35.0°  con la vertical. Encuentre la velocidad de la esfera y la tensión de la cuerda cuando la esfera seencuentra en se punto más bajo ( ② ).

3. Una bola de cañón de 20.0 kg se dispara desde un cañón ubicado en terreno llano, con rapidez inicial de 1.00 × 10^3  m/s  a un ángulo de 37.0° con la horizontal (despreciar el tamaño del cañón) 

(a) Aplicando la teoría cinemática del tiro parabólico, determine la rapidez de la bola en el punto de altura máxima de la trayectoria parabólica que describe. 

(b) Aplicando la conservación de la energía mecánica, determine el valor de la altura máxima que alcanza la bola sobre el terreno. 

(c) Aplicando de nuevo la conservación de la energía mecánica, determine la rapidez con que la bola regresa al nivel del terreno.

4. Una barra ligera rígida mide  77.0 cm  de largo. Su extremo superior tiene como pivote un eje horizontal de baja fricción. La barra cuelga recta hacia abajo en reposo con una pequeña bola de gran masa unida a su extremo inferior. Usted golpea la bola y súbitamente le da una velocidad horizontal de modo que se balancea alrededor de un círculo completo. ¿Qué rapidez mínima se requiere en la parte más baja para hacer que la bola recorra lo alto del círculo?

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

5. La masa del disco azul en la figura es 20.0% mayor que la masa del disco verde. Antes de chocar, los discos se aproximan mutuamente con cantidades de movimiento de igual magnitud y direcciones opuestas, y el disco verde tiene una rapidez inicial de 10.0 m/s. Encuentre la rapidez que tiene cada disco después de la colisión, si la mitad de la energía cinética del sistema se convierte en energía interna durante la colisión.

6. Una partícula  A de 1.50kg tiene una velocidad 𝑣𝐵= (3.00𝑖̂ − 2.00 𝑗̂ ) 𝑚/𝑠, y una partícula B de 2.00 kg tiene unavelocidad 𝑣= (1.00𝑖̂ +  6.00 𝑗̂ ) 𝑚/𝑠. Encuentre 

(a) la velocidad del centro de masa y 

(b) la cantidad de movimiento total del sistema 𝐵.

7. Dos pequeños discos deslizan sin fricción sobre una mesa horizontal. El primer disco, de masa 𝑚= 5.00 kg, es lanzado con rapidez 𝑣𝑖1= 4.50 m/s hacia el segundo disco, de masa 𝑚= 2.50 kg, que inicialmente está en reposo. Después de la colisión, ambos discos adquieren velocidades que están dirigidas a 𝜃 = 30.0° a cada lado de la línea original de movimiento del primer disco (ver figura). 

(a) ¿Cuáles son las rapideces finales de los dos objetos? ( 𝑣2 y𝑣𝑓2 ). 

(b) ¿Es la colisión elástica o inelástica?

Conservación en la Cantidad de Flujo (Ecuación de continuidad)

8. La densidad del agua de mar es 1.03×10³ Kg/m³. Considere que la P0 =1.01 ×10 Pa. 

(a) Calcule la presión a una profundidad de 900 m y 

(b) la fuerza total ejercida sobre el exterior de una ventana circular de 40cm de diametro deun submarino a esta profundidad. 

9. La fuerza gravitacional que se ejerce sobre un objeto sólido es 5.00 N. Cuando el objeto se suspende de una balanza de resorte y se sumerge en agua, la lectura en la balanza es 3.50N. Encuentre la densidad del objeto.

10. A través de una manguera contra incendios de 6.35 cm de diámetro circula agua a una relación de   0.012 0 m3/s. La manguera termina en una boquilla de 2.20 cm de diámetro interior. ¿Cuál es la rapidez con la que el agua sale de la boquilla?.