República Bolivariana de Venezuela

“Guía de Práctica de laboratorio de Física”

Para estudiantes de la Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada (UNEFA)

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República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para las telecomunicaciones

Universidad Nacional Experimental

Politécnica de la Fuerza Armada

Núcleo Carabobo - Extensión Isabelica

UNIDAD 2

“MOVIMIENTO EN EL

PLANO Y EN EL ESPACIO”

Marzo - Julio 2009

Problemario:

1. Un cuerpo se mueve sobre una recta y su distancia al origen a cualquier instante está dada por la ecuación Donde X se mide en Cm y t en seg. Calcúlese la velocidad media del cuerpo en el intervalo comprendido t = 0 y t = 1seg y la aceleración media en el intervalo t = 0 y t = 4seg

2. Un cuerpo se mueve sobre una recta y su distancia al origen a cualquier instante está dada por la ecuación Donde X se mide en Cm y t en seg. Calcúlese la velocidad media del cuerpo en el intervalo comprendido t = 0 y t = 1seg y la aceleración media en el intervalo t = 0 y t = 4seg

3. Un cuerpo se mueve sobre una recta y su distancia al origen a cualquier instante está dada por la ecuación Donde X se mide en unidades de espacio y t en unidades de tiempo. Calcúlese la velocidad media del cuerpo en el intervalo comprendido t = 2seg y t = 3seg y la aceleración media en el intervalo t = 4seg y t = 8seg

4. Un cuerpo se mueve sobre una recta y su distancia al origen a cualquier instante está dada por la ecuación Donde X se mide en unidades de espacio y t en unidades de tiempo. Calcúlese la velocidad media del cuerpo en el intervalo comprendido t = 2seg y t = 3seg y la aceleración media en el intervalo t = 4seg y t = 8seg

5. Un móvil parte con una rapidez de 3m/seg y recorre 50m en el transcurso del cuarto segundo. Calcular: a) La distancia recorrida en los 8 primeros segundos; b) ¿Cuánto tardará en alcanzar una rapidez de 30m/seg?

6. Un móvil lleva una rapidez de 10pie/h. Acelera a razón de 4m/ calcule la velocidad cuando lleva un tiempo de 12min

7. Un móvil lleva una rapidez de diez milésimas de m/seg. Acelera a razón de 45 décimas de segundos. Calcule la distancia a las 35 décimas de m/

8. ¿A cuántos m/s equivale la velocidad de un móvil que se desplaza a 72 km/h?

9. Un móvil viaja en línea recta con una velocidad media de 1.200 cm/s durante 9 s, y luego con velocidad media de 480 cm/s durante 7 s, siendo ambas velocidades del mismo sentido: a) ¿cuál es el desplazamiento total en el viaje de 16 s?. b) ¿cuál es la velocidad media del viaje completo?.

10. 10. En el gráfico, se representa un movimiento rectilíneo uniforme, averigüe gráfica y analíticamente la distancia recorrida en los primeros 4 s.

11. Un cuerpo se mueve a lo largo de una línea recta de acuerdo con la ley x=2t3-4t2+5 m. Hallar

· La velocidad

· La aceleración del móvil en función del tiempo.

12. Un automóvil parte del reposo y se mueve con una aceleración de 4 m/s2, y viaja durante 4 s. Durante los próximos 10 s, se mueve con movimiento uniforme. Se aplican los frenos y el automóvil desacelera a razón de 8 m/s2 hasta que se detiene.

· Calcular la posición del móvil al final de cada intervalo y su posición cuando se detiene.

· Hacer un gráfico de la velocidad en función del tiempo.

· Mostrar que el área comprendida entre la curva y el eje del tiempo mide el desplazamiento total del automóvil.

13. Un cuerpo se mueve a lo largo de una línea recta de acuerdo a la ley v=t3-4t2 +5 m/s. Si en el instante t=2 s. está situado a 4 m del origen.

· Calcular la aceleración del móvil.

· La posición del móvil en cualquier instante.

14. La aceleración de un cuerpo que se mueve a lo largo de una línea recta viene dada por la expresión. a=4-t2 m/s2. Sabiendo que en el instante t=3 s, la velocidad del móvil vale 2 m/s y se encuentra en la posición x=9 m.

· La expresión de la velocidad del móvil en cualquier instante

· La expresión de la posición del móvil en función del tiempo.

15. Un objeto se lanza verticalmente con una velocidad de 60 m/s. (tomar g=10 m/s2)

· Calcular su altura y velocidad en los instantes t = 2, 4, 6, 8, 10, 12 s después del lanzamiento.

· ¿Qué altura máxima alcanza?

· ¿Cuánto tiempo tarda en regresar al suelo?

 

16. Se lanza un cuerpo hacia arriba, en dirección vertical, con velocidad inicial de 98 m/s desde el techo de un edificio de 100 m de altura. Tomar g=9.8 m/s2. Hallar:

· La máxima altura que alcanza el cuerpo medida desde el suelo

· El tiempo que transcurre hasta que llega al suelo.

· La velocidad al llegar al suelo

 

17. Un automóvil describe una curva plana tal que sus coordenadas rectangulares, en función del tiempo están dadas por las expresiones: x=2t3-3t2, y=t2-2t+1 m. Calcular:

· Las componentes de la velocidad en cualquier instante.

· Las componentes de la aceleración en cualquier instante.

 

18. Un punto se mueve en el plano de tal forma que las componentes rectangulares de la velocidad en función del tiempo vienen dadas por las expresiones: vx=4t3+4t, vy=4t m/s. Si en el instante t=0 s, el móvil se encontraba en la posición x=1, y=2 m. Calcular:

· Las componentes de la aceleración en cualquier instante

· Las coordenadas x e y , del móvil, en función del tiempo.

· Sus valores para el instante t=1 s.

19. Un proyectil es disparado con una velocidad de 600 m/s, haciendo un ángulo de 60º con la horizontal. Calcular:

· La ecuación de la trayectoria, ¿Qué representa?.

· El alcance horizontal.

20. Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba con una velocidad de 20 m/s desde la azotea de un edificio de 50 m de altura. La pelota además es empujada por el viento, produciendo un movimiento horizontal con una aceleración de 2 m/s2. Calcular:

· La distancia horizontal entre el punto de lanzamiento y de impacto

· La altura máxima

· El valor de las componentes tangencial y normal de la aceleración cuando la pelota se encuentra a 60 m de altura sobre el suelo.

· La altura máxima.

21. Se dispara un proyectil desde lo alto de una colina de 300 m de altura, haciendo un ángulo de 30º por debajo de la horizontal.

· Determinar la velocidad de disparo para que el proyectil impacte sobre un blanco situado a una distancia horizontal de 119 m, medida a partir de la base de la colina.  

22. Una partícula se está moviendo en una circunferencia, su velocidad angular en función del tiempo está dada por la expresión =3t2-2t+2 rad/s. Sabiendo que en el instante t=0 s. el móvil se encontraba en el origen =0. Calcular:

· La expresión de la aceleración angular en función del tiempo.

· La expresión de la posición angular en función del tiempo.

· Los valores de las magnitudes angulares en el instante t= 2 s.

 

23. Una rueda de radio 10 cm está girando con una velocidad angular de 120 r.p.m., se aplican los frenos y se detiene en 4 s. Calcular:

· La aceleración angular (supuesta constante la fuerza de frenado).

· El ángulo girado a los 4 s.

Calcular 1 s. después de aplicar los frenos:

· La velocidad angular, la velocidad (lineal) de un punto de la periferia de la rueda.

· La aceleración tangencial, la aceleración normal, la aceleración resultante y el ángulo que forma con la dirección radial.

 

24. Dos móviles describen una trayectoria circular en el mismo sentido. El primer móvil parte del origen, inicialmente en reposo, con aceleración angular constante de 2 rad/s2; el segundo móvil parte de la posición /2 rad, y está animado de un movimiento uniforme con velocidad constante de 120 r.p.m.

· Determinar el instante y la posición de encuentro por primera vez de ambos móviles.

 

25. El plato de una bicicleta tiene 35 cm de radio y está unido mediante una cadena a un piñón de 7 cm de radio, que mueve una rueda de 75 cm de radio. Si la velocidad angular constante del plato es de 2 rad/s. Calcular:

· La velocidad angular del piñón y la velocidad (lineal) de un diente del piñón.

· La velocidad de un punto de la periferia de la rueda.

26. Dos trenes A y B se desplazan en vías rectilíneas paralelas a 70 y 90 km/h respectivamente. Calcular la velocidad relativa de B respecto de A:

Cuando se mueven en el mismo sentido.

· Cuando se mueven en sentido contrario

 

27. Un río fluye hacia el norte con velocidad de 3 km/h. Un bote se dirige al Este con velocidad relativa al agua de 4 km/h.

· Calcular la velocidad del bote respecto de tierra.

· Si el río tiene 1 km de anchura, calcular el tiempo necesario para cruzarlo.

· ¿Cuál es la desviación hacia el norte del bote cuando llega a la otra orilla del río?

PRÁCTICA DE LABORATORIO

1. Mencione según su orden de clasificación cuales son los instrumentos para medir longitudes, tiempo, masa, temperatura y electricidad.

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2.¿Que es el Vernier?

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2. ¿Qué es es el tornillo Micrométrico?

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3. ¿Que es la Balanza?

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4. ¿Qué es el cronometro?

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5. Completa la siguiente tabla para determinar las características de los instrumentos

Instrumento

Apreciación

Rango

Alcance

Error Instrumental

A

A/2

A(0,68)

Regla Graduada

Cinta métrica

Vernier

Reloj Cronómetro

6. Post laboratorio Investigar: Medición, Error de medición, Tipos de error, Absoluto, Relativo, Porcentual- tipos de método de medida, Error de paralaje, clasificación de los errores. Además haga un resumen de toda la teoría correspondiente a la unidad 1 de física: Todo lo referido a la Cinemática.

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UNIDAD 3

LA PARTÍCULA Y EL CUERPO RÍGIDO.

(1ra parte)

Marzo - Julio 2009

PROBLEMAS PROPUESTOS DE FISICA I

UNIDAD 3 Segunda y Tercera Ley Newton

1. El bloque de la siguiente figura tiene una masa de 10 kg y sobre él actúan simultáneamente cuatro fuerzas: F1 = 40,05 Newton; F2 = 20 Newton; F3 = 58,86 Newton y F4 = 10 Newton. Calcule la aceleración del sistema (Sol: 8,32m/s2)

F3

F1

F4 F2

2. El bloque de la figura siguiente pesa 117,72 Newton le es aplicado dos fuerzas, F1 = 5 kgf y F2= 8 kgf. Halle el módulo de la aceleración que obtiene el bloque (Sol: 9,26 m/s2)

F2

60º

F1

3. En el siguiente sistema calcular la aceleración del sistema, si la masa del primer cuerpo es 18 kg y la del segundo 20 kg, La fuerza horizontal F es de 15 kgf. No hay roce o fricción entre la superficie y los bloques (Sol: 4,2 m/s2)

F horizontal

4. En el siguiente sistema calcule la tensión entre los dos bloques y la aceleración del sistema. Masa 1 = 18 kg y masa 2 = 20 kg si las fuerzas de roce entre la superficie y el bloque uno es 2 kgf y la fuerza de roce del bloque dos 3 kgf (Sol: 33,5 Newton; 0,8 m/s2)

F = 78,48 Newton

5. Si se baja un cuerpo de masa 35 kg., con ayuda de una cuerda en forma vertical y adquiere una aceleración de 250 cm/s2 (Sol: 225,85 Newton)

6. Con una cuerda de alza un cuerpo de masa 20 Kg. Si la aceleración del cuerpo es 4 m/s2. Calcule la tensión de la cuerda (Sol: 276,2 Newton)

7. Calcule la aceleración en el siguiente sistema si las masas de los cuerpos son: m1 = 10 lb, m2 = 20 lb y m3 = 5 lb. Respectivamente (Sol: 292,5 pies/s2)

F = 1000 lbf

Bloque 1 Bloque 2 Bloque 3

8. Calcule la aceleración del siguiente sistema y las tensiones en cada cuerda

Si m1 = 20 kg y m2 = 30 kg y m3 = 10 kg, sabiendo que no hay rozamiento entre la superficie y el bloque 2 (Sol: 1,63 m7s2)

C2

C1 C3

9. Repita el problema anterior suponiendo que la fuerza de roce o fricción entre el bloque 2 y la superficie es de 4 kgf. (Sol: 0,98 m/s2)

10. Un bloque sube por un plano inclinado (30º) en forma acelerada, luego de haber partido del reposo desde la base del plano. El bloque llega al tope del plano en 10 segundos. Cuál fue la fuerza (F) empleada para realizar esta operación (Sol: 15,23 lbf)

100pies F

11. Cuando el sistema que se indica en la figura parte del reposo y se mueve sin rozamiento, determinar la tensión de la cuerda y el peso del bloque B, en los siguientes casos : a) el sistema adquiere una aceleración de ; b) el bloque B llega al piso con una velocidad de cuando desciende un metro. (Sol: 17,73 Newton y 19,6 Newton)

12. En el sistema representado en la figura, el bloque A tiene un peso de 300 newton, el bloque B pesa 100 newton, si no hay rozamiento en la polea y el sistema parte del reposo, determinar: a) la aceleración del bloque A; b) la tensión de la cuerda; c) la velocidad del bloque A al cabo de 3 segundos. (Sol: 4,9 m/s2 ; 150 Newton ; 14,7 m/s)

 

Lic. Alejandro Contreras