Universidad Nacional de ColombiaSede Medellín

Escuela de FísicaTaller de Física I

Taller de sistemas. ChoquesSemestre 02/2002

1.Un péndulo de longitud L y masa m se suelta desde el reposo cuando la cuerda forma un ángulo q0 con la dirección vertical. Al llegar al punto más bajo de la trayectoria choca elásticamente con un bloque también de masa m que desliza a continuación por la superficie rugosa hasta detenerse.

a) Calcular la velocidad de la esfera cuando está a punto de chocar con el bloque en la posición b. Argumente.

b) Calcular las velocidades con las que quedan la esfera y el bloque a la salida del choque. Explique claramente las ideas y los principios físicos que utiliza para estudiar el choque.

c) Si es el coeficiente dinámico de fricción entre el bloque y la superficie, calcular la distancia que recorre el bloque hasta detenerse.

2. Un péndulo simple de longitud 3L y masa 2m se suelta cuando forma un ángulo qo con la vertical, como se muestra en la Figura. Al llegar a la parte más

baja de su trayectoria, choca elásticamente con otro péndulo de masa m y longitud L.

¿Cuál es el valor del mínimo ángulo qo necesario para que el péndulo de masa m y longitud L efectúe una vuelta completa?.

¿Cómo se mueve la masa 2m después del choque?

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3.Una esfera A de masa m se une al extremo de una cuerda de longitud L a manera de péndulo. La esfera se suelta del reposo cuando forma un ángulo de 90° con la vertical. Al llegar al punto más bajo de su trayectoria choca elásticamente contra una esfera B de masa 2m.

a) Determine la velocidad de la esfera A antes de chocar con la B.

b) Determine las velocidades con que quedan las esferas después del choque.c) Determine los ángulos qa y qb correspondientes a las posiciones más altas

que alcanzan las esferas después del choque.

4.Un automóvil de masa 300 kg. viaja hacia el este a 80 km/h, mientras que una camioneta de 450 kg. viaja hacia el norte a 90 km por hora. Al llegar a un cruce

chocan violentamente y "se pegan" de modo que se mueven juntos después de la colisión.

a) Cual es la magnitud y dirección de la velocidad del sistema después de la colisión ? Explique las ideas utilizadas y escriba sus argumentos.

b) Cuanta energía cinética se perdió durante el choque ? Tenga cuidado con las unidades.

c) Después de deslizar juntos una cierta distancia, el sistema formado por los 2 carros se detiene. ¿En qué se convirtió la energía cinética que llevaban los autos antes del choque?

5.Un hombre se encuentra sobre una plataforma y golpea un balón de masa m de tal manera que sale con una velocidad horizontal u

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respecto al hombre (suponga que el hombre no se mueve respecto de la plataforma).a) Sabiendo que la plataforma más el hombre tiene una masa M, determine las velocidades del balón y de la plataforma más hombre respecto a tierra. b) Determine la máxima deformación que experimenta el resorte. Suponga una constante elástica igual a K.6.

Un bloque de masa m1 = 1 kg se suelta desde A por un tobogán circular liso. Al llegar al punto más bajo choca con otro bloque de masa m2 = 2 kg, inicialmente en reposo. Los dos bloques salen juntos después de la colisión y comprimen un resorte de constante k = 300 N/m.

Analice el descenso por el tobogán y halle la velocidad en el punto más bajo. Analice la colisión y halle la velocidad con la que salen de ella.Analice la compresión del resorte y halle la máxima deformación. Compare la energía inicial, en la posición A, con la energía final. ¿Son iguales?. Explique.

7.Un bloque de 30 kg se deja caer desde una altura de 2 m sobre el plato de 10 kg. de una báscula de resorte. Considérese que el choque es perfectamente plástico. Téngase en cuenta que durante el breve tiempo de la colisión el plato no se desplaza.

a)Calcule la velocidad del sistema bloque-plato inmediatamente después de la colisión.b)Halle la máxima deformación del resorte.

8Un bloque de masa m se desliza sin rozamiento por la superficie curva de la rampa que se muestra en la figura. La rampa, de masa M, está colocada sobre una mesa horizontal que no ejerce ninguna fuerza de rozamiento sobre la rampa.

a) Si el bloque comienza a deslizarse desde una altura h respecto a la mesa, encontrar el módulo de la velocidad de la rampa.

b) ¿Cuál es el módulo de la velocidad del bloque en ese instante?

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El resorte de la figura tiene una longitud natural de 30 cm. y masa despreciable. Es comprimido a la mitad de su longitud y súbitamente se sueltan los bloques, a partir del reposo. Determine la velocidad de cada

bloque cuando el resorte recobra su longitud de 30 cm. Explique claramente los principios físicos utilizados

10. En la figura se representa un choque de dos automóviles en un cruce donde el pavimento está cubierto de hielo. Después del choque los dos automóviles se movieron juntos con una velocidad V' a lo largo de la dirección indicada. Despreciando la fricción involucrada y dado que la razón de sus masas

es MM

A

B32 .

a) ¿Cuál es la relación VV

A

B entre los módulos de las velocidades antes del

choque?

b) ¿Cuál es la relación entre la energía cinética después del choque y la energía cinética antes del choque?. ¿Cómo interpreta esta última relación?

11.Un péndulo simple de longitud L y masa m se suelta cuando forma un ángulo de 60°con la vertical, como se muestra en la Figura. Al llegar a la parte más baja de su trayectoria, choca elásticamente con otro péndulo de masa 2m y longitud L/2. ¿ Hasta que ángulo suben ambos péndulos después de la colisión ?.

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Dos objetos de igual masa e igual rapidez chocan inelásticamente saliendo juntos con una rapidez igual a la mitad de la inicial.

a) Determinar los ángulos q1 y q2 antes de la colisión.

b) Determinar el cambio en la energía cinética. ¿Por qué no es constante? Explique. ¿Qué porcentaje de la energía cinética inicial se disipa durante el choque?

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