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PROBLEMAS DE FISICA
EJERCICIOS DE DINAMICA
1
Describe, en cada caso, si la aceleración es tangencial o centrípeta (radial, normal).A. Un móvil que se mueve en línea recta con v cte.B. Un móvil que se mueve en círculo con v cte.C. Un móvil que se mueve en línea recta aumentando v.D. Un móvil que se mueve en círculo disminuyendo v.
Imaginemos un cuerpo de 20 kg de masa moviéndose en el espacio, lejos de cualquier otro cuerpo, en una determinada dirección. Decir si cambia de dirección o aumenta (disminuye) el módulo de su velocidad en los siguientes casos:A. Se le aplica una fuerza en la misma dirección y sentido que la velocidad.B. Se le aplica una fuerza en dirección perpendicular a v.C. Se le aplica una fuerza que forma un ángulo de 45º con v.D. Se le aplica una fuerza que se oponga al sentido de v.
2
Si un cuerpo de masa M viajase por el espacio a una cierta velocidad y en una determinada dirección. ¿Qué dirección y sentido habría que darle a una fuerza para que el cuerpo girase en círculo? ¿Qué ocurrirá cuando dejase de actuar dicha fuerza?. Si repetimos la experiencia con un cuerpo de masa doble ¿qué habría que hacer para que girase en torno a un punto determinado?.
3
Si empujamos un cuerpo, de masa 5 kg, con una fuerza de 10 N, durante 10 s y dejamos de empujar durante 5 s y, finalmente, le aplicamos una fuerza contraria de 2 N durante 10 s.A. Cuántos metros ha recorrido, en total, durante todo el período de tiempo.B. ¿Qué velocidad tendrá al cabo del mismo?.C. ¿Qué velocidad tenía el cuerpo para t=13 s.D. Hacer una gráfica aceleración-tiempo ; velocidad-tiempo y espacio-tiempo
4
Si parásemos el movimiento de la Luna con respecto a la Tierra. ¿Caería la Luna sobre la Tierra?A. Si la Tierra tira de la Luna con una fuerza enorme, ¿por qué ésta no se viene hacia aquella y chocan?
5
Si vas a comprar un Newton de jamón ¿cuántos gramos te
dan?. Un cuerpo de 1 kg ¿Cuánto pesa (en N)? ¿Qué es un kilopondio?
6
Demuestra por análisis dimensional que: [a]=[m/s²]=[N/kg]
7
Un camión deslizándose por el suelo (sin rozamiento) y con el motor apagado, choca contra una palmera y la destroza. ¿Es posible decir que la velocidad del camión es cte, antes de chocar, porque la resultante de las fuerza que actúan sobre él era cero? ¿Entonces qué destroza a la palmera?.
8
Partiendo de la segunda ley de Newton, explicar, con la mayor claridad posible, ¿por qué todos los cuerpos caen con la misma aceleración, independientemente de su masa?.
9
¿Puede ser curva la trayectoria de un móvil si sobre él no actúa ninguna fuerza?. Razona la respuesta.
10 Encontrar la resultante de las fuerzas representadas en la Fig. adjunta. Si todas esas fuerzas actuaran sobre un cuerpo de masa 10 Kg, y suponiendo que partiera del reposo. ¿Qué velocidad tendría al cabo de 10 s?. ¿Qué ángulo formará la velocidad con el eje X?. ¿En qué dirección se mueve el objeto?.
11
¿Qué significa que el coeficiente de rozamiento del acero-acero es de 0,1?.
12
Un automóvil marcha a 72 km/h. ¿Qué aceleración negativa es preciso comunicarle para que se detenga en 100 m?. ¿Cuánto tiempo tardará en parar?. Si su masa es de 1.500 kg ¿cuál será la fuerza de frenado?.
13
Explica de una manera clara y concisa, basando tu razonamiento en la ley de Newton, por qué todos los cuerpos aceleran lo mismo (caída libre), independientemente de su masa.
14
Un cuerpo de 10 Kg se mueve sobre un plano horizontal al actuar sobre él una fuerza constante de 200 N paralela al plano. El coeficiente de rozamiento es de 0,1. Halla la aceleración. ¿Qué valor tendría una fuerza que sustituyera a las dos que actúan?.
15
Calcular la fuerza que es preciso aplicar a un trineo sobre hielo, de peso 1000 N, para que cada segundo, aumente su velocidad en 10 m/s²
16
Para bajar un cuerpo nos ayudamos de una cuerda con la que sujetamos el cuerpo. Con la fricción entre nuestra mano y la cuerda logramos aplicar una fuerza, mediante la cuerda, sobre el cuerpo. Esta fuerza dirigida hacia arriba la podemos aumentar o disminuir, aumentando o disminuyendo la presión que ejerceremos con nuestras manos en la cuerda. Calcular la aceleración con que cae un cuerpo cuando:A. La fuerza aplicada es igual al peso.B. La fuerza aplicada es la mitad que el peso.C. La fuerza aplicada es cero.
17
Un automóvil que se mueve a 72 km/h se detiene después de recorrer 200 m; su frenado es uniforme. La masa del mismo es de 500 kg. Calcula la fuerza de frenado y el tiempo que tardó en pararse.[500 N][20 s]
18
Un disco de siete cm de diámetro y dos de altura se encuentra situado sobre hielo. El coeficiente de rozamiento entre el hielo y el cuerpo es de 0,25 10-3. Calcular la distancia y el tiempo para pararse si el cuerpo sale a 1 m/s del bastón de un jugador.¿Con qué fuerza debemos empujar el disco con el bastón para que no pierda velocidad?.
19
Un automóvil pasa de 10 m/s a 60 m/s de velocidad en 10 s; su masa es de 1.000 kg. Calcula la aceleración imprimida por las ruedas al vehículo. [5.000 N]
20
Un cuerpo se sitúa sobre un plano inclinado 30º .Éste, se encuentra a una altura de 1 m sobre el suelo y el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y la superficie vale 0,20.Calcular:A. ¿Cuánto vale la fuerza normal?.B. ¿ " " " " de rozamiento?.C. ¿ " " " " resultante paralela al plano?.D. ¿ " " " " resultante perpendicular al plano?.E. ¿ " " " velocidad al final del plano?.F. ¿Cuánto tiempo tardará?.
21
Sobre un cuerpo aplicamos cuatro fuerzas:F1= 10 N, formando un ángulo de 30º con la horizontal; F2= 15 N, formando un ángulo de 90º con la anterior; F3= 20 N, el dirección vertical; F4= 20 N, formando un ángulo de 180º con F2. Calcular la fuerza resultante en las direcciones horizontal y vertical. La aceleración del movimiento en esas mismas direcciones. La distancia y velocidad a la que se
encontrará dicho cuerpo 10 s después de aplicadas las fuerzas.Si en ese momento quisiéramos que el movimiento fuese uniforme, ¿Qué fuerza tendríamos que aplicar al cuerpo?. Masa del cuerpo 1 Kg.
22
Un cuerpo de 50 Kg de masa se desliza por un plano horizontal a 10 m/s. En ese momento se le aplica una fuerza de 750 N. El coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y la superficie es de 0,5. Calcular:A. La resultante de las fuerzas. [500 N]B. La fuerza de rozamiento. [250 N]C. La velocidad que posee al cabo de 10 s. [110 m/s]D. El espacio recorrido. [600 m]E. El impulso mecánico total en ese tiempo. [5.000 N·s]F. La variación de la cantidad de movimiento.[5.000 kg·m/s]G. La cantidad de movimiento inicial y final.[500 y 5.500]H. La variación de velocidad. [100 m/s]I. ¿De qué clase es la aceleración que adquiere?
23
Un móvil de 20 kg está acelerando durante 10 s. Su velocidad pasa de 10 a 110 m/s. ¿Cuánto vale el impulso mecánico?[2000 N·s]¿Cuál es el cambio de la cantidad de movimiento?[2000 kg·m/s]¿Cuánto vale la cantidad de movimiento final?[2.200 kg·m/s]
24
Sobre un cuerpo de 10 Kg, que parte del reposo, actúan dos fuerzas, una de 20 N hacia la derecha (+) y otra de 5 N hacia la izquierda (-). Calcula:A. La aceleración tangencial y radial. [1,5 m/s²].B. La velocidad después de 4 s. [6 m/s²].C. El espacio recorrido y el sentido en ese tiempo.[12 m].
25
Sobre un cuerpo, en reposo, de masa 5 kg, actúa una fuerza de 20 N. Calcular: A. La aceleración del movimiento. [4 m/s²]. B. La velocidad al cabo de 7 s. [28 m/s] C. El espacio recorrido en ese tiempo. [98 m]. D. La aceleración es tangencial o radial.
26
Sobre un globo actúa una fuerza hacia arriba, debida a la diferencia de densidad del gas interior con respecto al aire, de 1500 N y tiene una masa total de 100 Kg.A. ¿Asciende o desciende el globo?.B. ¿Cuánto vale la aceleración y hacia dónde? [5 m/s²].C. ¿Cuánto habrá ascendido al cabo de 5 s? [62,5 m].D. Si el mencionado globo se despoja de 50 kg. ¿Con qué aceleración se mueve ahora? [20 m/s²].
27
Un ascensor de 500 Kg sube con una aceleración de 2 m/s².
Calcular la tensión de la cuerda. [T=6000 N]. Si el ascensor desciende con una aceleración igual a la anterior, ¿Cuánto valdría, en este caso la tensión de la cuerda? [4000 N]. Por último ¿cuánto valdría si la velocidad de subida o bajada es constante de 10 m/s?
28 Sobre el cuerpo de la Fig, actúa dos fuerzas, una hacia la derecha, Fx, (eje X) de 20 N y otra hacia la arriba, Fy, (eje Y) de 10 N. La masa del cuerpo es de 2 kg. Calcular: A. La aceleración que le comunicaría la Fx si actuara sola. [ax=10 m/s²]. B. La aceleración que le comunicaría la Fy si actuara sola. [ay=5 m/s² ]. C. El vector aceleración, así como su módulo y ángulo que forma con el eje X. [a=10i+5jm/s²] ; [11,18m/s²] ; [26,56º]. D. La fuerza resultante (vector), su módulo y ángulo que forma con el eje X. [R=20i+10j N];[22,36 N];[26,56º]. E. Si multiplicamos la masa por el vector aceleración, ¿da igual que el vector fuerza?.
29
La fuerza de rozamiento entre dos cuerpos depende de la naturaleza de la superficie de contacto de éstos (coeficiente de rozamiento, µ) y de la fuerza con se aprieten uno contra el otro (fuerza normal N; no depende de la superficie de contacto). Fr=µ·NSupongamos que un cuerpo tiene de masa 20 kg. ¿Cuánto vale la fuerza con que el cuerpo "aprieta" contra el suelo? [200 N]. A. ¿Cuánto valdría la fuerza de rozamiento o fricción si el coeficiente de rozamiento, µ, vale 0,2? [40 N]. B. ¿Qué fuerza habría de aplicársele para que se moviera con velocidad constante? [40 N] C. ¿Qué fuerza habría de aplicársele para que acelerase 5 m/s²? [140 N] D. ¿Cuánto tiempo tardaría en recorrer 10 m si parte del reposo? [2 s]
30
Un hombre de 80 Kg está colgado de una cuerda. A. ¿Cuánto vale la tensión de la cuerda en los siguientes casos?: B. Su velocidad es cero (reposo). [T=800 N]. C. Lo asciende con una velocidad constante de 20 m/s. [T=800 N]. D. Lo desciende con una velocidad constante de 20 m/s.[T=800 N]. E. Lo asciende con una aceleración constante de 2 m/s².[T=960 N] F. Lo desciende con una velocidad constante de 2 m/s². [T=640 N]
31
Las fuerzas de la Fig. valen:Fx=20 i N , Fy=10 j N. Tx=-5 i N , Ty=-2 j NLa masa del cuerpo es de 5 Kg. A. ¿Cuánto vale la suma de las cuatro fuerzas? [R=(15 i + 8 j) N] B. ¿Cuánto vale el vector aceleración? [a=3i+1,6j m/s²]. C. ¿En qué punto se encontrará el cuerpo pasados 10 s, si parte del reposo?. [r=150i+80j m] D. ¿Cuál será el vector velocidad después de 10 s. [v=30i+16j m/s]. E. ¿Qué fuerza tendríamos que aplicarle para que el cuerpo estuviese en equilibrio (velocidad constante, o lo que es lo mismo, que a=0)? [F=-15i-8j N].
32 En el gráfico adjunto hay tres fuerzas de valores:F1= 10 N , F2= 100 N , F3= 50 N,siendo a y b de 30º.Determinar las componentes de los tres vectores.[F1=5·31/2 i+5 j N][F2=50 i - 50·31/2 j N][F3=-50 j N] Calcular el vector resultante de las tres fuerzas, así como el módulo de la aceleración.[ F=(5 3+50)i+(5-50( 3+1))j]. [|a|=14,4 m/s²].
33
Calcular la fuerza que hay que aplicar a un cuerpo de 10 Kg, que se mueve a una velocidad de 25 m/s, para que se detenga en: 10 segundos ; 10 metros.Calcular, en ambos casos, el valor del coeficiente de rozamiento, si es ésta la fuerza que frena al cuerpo.
DINAMICA 2
DINÁMICA 2
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Si a toda fuerza de acción se opone una reacción, ¿cómo se explica que podamos mover un cuerpo empujándolo, si ambas fuerzas se anulan entre si y, por tanto, deben producir reposo?
1
Se tiene dos fuerzas paralelas de la misma intensidad y de sentido contrario aplicadas a un cuerpo rígido, di qué clase de movimiento originan a dicho cuerpo, si están separadas ambas fuerzas por una distancia "d".
2
Un cuerpo se desliza por un plano horizontal. Su masa es de 40 kg y el valor del coeficiente de rozamiento es de 0,4. A. Hallar una fuerza aplicada paralela al plano que le produce una aceleración de 2 m/s². B. Hallar la fuerza de rozamiento. C. La velocidad con que se mueve el cuerpo al minuto de haber partido del reposo. D. Al cabo de un minuto deja de actuar la fuerza aplicada, ¿cuál será la nueva aceleración? E. ¿Cuánto tiempo tardará en pararse?
3
Dos fuerzas de sentido contrario están aplicadas en los extremos de una barra de 5 m de longitud. Si los módulos de las fuerzas son, respectivamente, 5 y 10 N. Calcular: A. El módulo, la dirección y el sentido de la fuerza resultante. B. El punto de aplicación en la barra.
4
Un cuerpo se desliza por un plano horizontal. Su masa es de 40 kg y el coeficiente de rozamiento es de 0,4. Cuando empezamos a contar el tiempo tiene una velocidad de 3 m/s. Tiene aplicada una fuerza de 210 N paralela al plano horizontal. Calcula: A. La resultante de las fuerzas. B. La fuerza de rozamiento. C. El movimiento que adquiere y sus ecuaciones. D. La velocidad que adquiere al cabo de 12 s. E. El impulso y variación de cantidad de movimiento. F. El espacio recorrido en ese tiempo. G. La cantidad de movimiento inicial y final. H. La variación de velocidad. I. ¿De qué clase es la variación que adquiere?
5
Un cuerpo pesa 40 N. Calcula la aceleración del sistema al aplicarle una fuerza de 50 N en los siguientes casos: A. Cuando la fuerza sea horizontal y el rozamiento nulo. B. La fuerza sea vertical y ascendente. C. La fuerza sea horizontal y el factor de rozamiento sea 0,15.
6
Sobre un cuerpo de masa 8 kg actúan una fuerza aplicada paralela al plano horizontal y sentido el del movimiento de 40 N, y una fuerza de rozamiento de 24 N. Cuando comenzamos a contar el tiempo tiene una velocidad de 6 m/s. Determinar: A. La resultante de las fuerzas. B. Tipo de movimiento que posee y sus ecuaciones. C. Energía cinética al cabo de 8 s. D. La variación de la energía cinética. E. El trabajo realizado sobre el cuerpo en ese tiempo. F. A los 8 s deja de actuar la fuerza aplicada ¿qué tipo de movimiento tiene a partir de ese momento?
7
Una fuerza de 200 N paralela a un plano horizontal actúa sobre un móvil de 5 kg. Si el coeficiente de rozamiento es de 0,2 ¿cuál será la aceleración del móvil? ¿Qué espacio recorre el móvil al cabo de 7,5 s? ¿Qué trabajo realiza la fuerza resultante?.
8
Un coche que va a una velocidad de 90 km/h por una carretera horizontal se deja en punto muerto. Si su masa es de 1000 kg y el coeficiente de rozamiento contra el suelo es de 0,2.A. ¿Qué espacio recorrerá hasta pararse?.B. ¿Qué trabajo realizará la fuerza de rozamiento?
9
Un coche parte del reposo y en medio minuto adquiere una velocidad de 108 km/h. Calcula:A. Su aceleración.B. El espacio recorrido. Si una vez alcanzada esta velocidad frena y se detiene en 50 m. Calcula:C. La aceleración de frenado.D. El tiempo empleado.
10
Por una rampa de ángulo 30º desciende un móvil de masa 12 kg. Se le aplica una fuerza paralela a la superficie y hacia abajo de 100 N. Si el coeficiente de rozamiento es de 0,5, calcula:A. La aceleración del móvil.B. El espacio recorrido en 30 s.
11
Dos fuerzas Fa de 200 N y Fb de 150 N paralelas y situadas en los puntos A y B, respectivamente, están a una distancia de 5 m. Las fuerzas tienen sentido contrario. Calcula:A. La fuerza resultante y su punto de aplicación.
12
Dos cuerpos, A y B, se encuentran en el Universo lejos de la influencia de cualquier materia. Los dos se encuentran en reposo respecto de un sistema de referencia inercial. Al cuerpo 'A', de masa 1 Kg, se le aplica una fuerza de 10 Nw y al cuerpo 'B',de masa 2 Kg, otra de 20 Nw. Calcular:A. La aceleración conseguida en cada uno de ellos.B. El tiempo que tardarán cada uno de ellos en recorrer una distancia de 1 Km.C. La velocidad con la que llegarán después de recorrer esa distancia.
13
Repetir el problema anterior en la superficie de la Tierra y sobre una superficie helada. El coeficiente de rozamiento entre el hielo y el cuerpo es de 0,01.
14
Un automóvil que viaja a una velocidad de 120 Km/h se tiene que detener en 100 m. Si la masa del auto es de 850 Kg, ¿Qué fuerza será preciso aplicar?. ¿Cuánto tiempo tardará en detenerse?. ¿Cuál será la aceleración de frenado?. En el supuesto de que esto le ocurriera a un camión de 2000 Kg, qué aceleración habría que imprimirle.
15
Un cuerpo determinado se coloca sobre un plano inclinado 30º. Este cuerpo se encuentra en reposo y a una altura de 1 m en vertical, medido desde el suelo. Calcular:A. El valor de las fuerzas que actúan sobre él.B. La velocidad con que llegará al suelo.C. El tiempo que tardará en hacerlo. El cuerpo pesa 10 Kg. El rozamiento se considera despreciable.
16
El cuerpo del problema anterior se lanza sobre el plano anterior a una velocidad de 5 m/s, cuando inicia la subida por él. Calcular:A. Los metros que tendrá que recorrer por la superficie del mencionado plano hasta pararse.B. El tiempo que tardará.C. La altura a la que se detendrá.D. ¿Porqué se para el cuerpo si no hay rozamiento entre el cuerpo y el plano?.
17
Si un cuerpo se lanza desde el suelo, hacia arriba, con una velocidad de 80 m/s. ¿A qué altura se parará?. ¿Cuánto tiempo necesitará la Tierra para detenerlo?. ¿Cuánto tiempo tardará en llegar al suelo?. ¿Con qué velocidad impactará sobre él?.
18
Si en el momento en que se lanza el cuerpo del problema anterior hay viento lateral de 5 m/s, uniforme. ¿Cambiará el tiempo de caída?. ¿A qué distancia, desde donde se lanzó, caerá?.
19
Una carreta es tirada por un caballo que lee mucho. Cuando el carretero le pide que tire del carro, él le recrimina:"Mientras mayor sea la fuerza que yo haga sobre la carreta hacia delante, mayor será la que hace la carreta sobre mi, pero hacia atrás". Entonces, ¿Para qué voy a tirar si no nos vamos a poder mover?. ¿Lleva razón el caballo?. ¿Por qué?.
20
Un ascensor cuyo peso, junto con la carga que eleva, es de 480 Kg, sube a una altura de 30 m. A los cinco segundos de arrancar adquiere su velocidad de régimen igual a 1 m/s; cuando faltan 2 m para llegar a su destino frena, apareciendo una aceleración negativa de 0,3 m/s2. Calcular la tensión del cable:
A. En los cinco primeros segundos.B. Desde ese momento hasta cuando faltan 2 m para llegar a su altura máxima.C. Durante los dos últimos metros del recorrido. Tomar g=10 m/s2
21
El vector de posición de un punto material vale: r = (3 t2+5 t -4)i + (-2 t2+4)j
A. Calcular la velocidad del punto después de 5 s.B. " la aceleración en ese mismo tiempo.
C. " la aceleración tangencial.
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hola necesito ayuda con este ejercicio dice así:
Desde una ventana situada a 20 m de altura, se lanza verticalmente hacia arriba un objeto de 0,2 kg con una velocidad inicial de 15 m/s
me piden que calcule la altura máximala altura que tendría a una velocidad de 10 m/sy la velocidad con la que llegara al suelo
si me lo podrían explicar por favor
muchas gracias
La energía mecánica se conserva en todo el movimiento:
Ep0 + Ec0 = Ep + Ec
Así, para el primer apartado, teniendo en cuenta que en la máxima altura alcanzada h la velocidad vale 0,
0,2·9,8·20 + (1/2)·0,2·152 = 0,2·9,8·h + 0
de donde
h = 31,5 m
Lo mismo para los otros apartados.
hola esta, estoy haciendo ejercicios de plano inclinado para un parcial y me encuentro que tengo que calcular la tension en una soga que une dos cuerpos.. cuerpo 1 y 2,en este caso unidos por una soga d p despreciable, el cuerpo 2 es de menor masa y esta suspendido--alfinal para calcular la tension me queda una ecuacion asi
T - P2 = m2.aT= P2 + m2.a
en otro ejercicio el cuerpo 1 tiene menor masa que el cuerpo 2, el cuerpo dos sigue suspendido, la tension me dice que se calcula asi
T-P2= m2.aT= P2 - m2.a
lo que no entiendo cuando debo usar estas ecuaciones asi....me confunde..primero en una al despejar la Tension, el pso se le suma a la masa * a, y en otra ecuación se le resta???' por favor me explican porque, porque no entiendo
Pantes = Pdespués (vector)
m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2
Una bola de 2 kg que se mueve a 10 m/s choca con otra, inicialmente en reposo, de 4 kg. Si después del choque, la primera, queda en reposo ¿con qué velocidad sale la segunda?
1 [5 m/s]
Pantes = Pdespués (vector)
m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2
Si un patinador de 99 kg se mueve a 20 m/s hacia la derecha y lanza una pelota de 1 kg de masa, en esa misma dirección, a 40 m/s ¿cuál será la velocidad del patinador después del lanzamiento?¿hacia dónde?
2 [19,79 m/s]
Pantes = Pdespués (vector) Una piedra (en reposo) se rompe en tres trozos iguales debido a una explosión interior. Uno de los fragmentos sale hacia la derecha a 10 m/s y el otro hacia la izquierda a igual velocidad. ¿Hacia dónde y con qué velocidad sale el tercero?
3 [En reposo]
Pantes = Pdespués (vector)
0=m1v'1 m2v'2 + m3v'3
Si uno de los fragmentos sale con una velocidad de V1=3i m/s y tiene 2 kg de masa, otro sale con V2=4j m/s teniendo 1 kg de masa. ¿Hacia dónde sale el tercero y con qué velocidad si se sabe que la piedra completa tenía 5 Kg?
4 [213,7º respecto i][-3i-2j]
v=e/t=4 m/s
0=m1v'1 m2v'2
Un hombre de 100 kg se encuentra encima de una plataforma de igual peso y cuyo rozamiento con el medio es despreciable. Junto al hombre, pero en el suelo, se encuentra una farola. A qué velocidad tendría que correr para alejarse de la mencionada farola 20 m en 5 s?
5 [8 m/s respecto de la plataforma]
Una bola de billar (A) se mueve en la misma dirección y con mayor velocidad que otra (B). Explique por qué, después del choque, la bola A disminuirá su velocidad y la bola B la aumentará. (P. de acción y reacción).
6
HIDROSTÁTICA
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La densidad de un cuerpo es de 10 g/mm3. Encontrar la densidad del cuerpo en:g/cm3 ; Kg/cm3 ; Kg/litro ; Tm/m3 ; mg/m3 ; Dg/m3 Kg/m3 ; Kg/dm3. Es aconsejable expresar las cantidades en forma científica (potencias de 10).
1
En un día cualquiera se mide una presión atmosférica de 1,1 atm.Convertirla en Nw/m2 , Pascales , dina/cm2 , barias , Kp/cm2 , atm tec Si ese día extraemos el aire del interior de una habitación cuyo techo tiene una superficie de 20 m2, ¿qué carga estaría ejerciendo la atmósfera sobre el techo, en Nw? Cuando en el interior de la habitación hay aire; ¿tiene la misma carga?. Supongamos que el peso del techo es de 2·103 Kg y que lo soporta cuatro columnas. Calcular la fuerza que debe soportar cada una de ellas en el supuesto de que la presión, en el interior, sea de 0,55 atm.
2
Un cubo tiene de arista 2 dm y una densidad de 1 Kg/dm3. Calcular la masa en gramos y Kilogramos. Calcular, también, el peso en dinas, Newtones y Kilopondios. Sabiendo que la densidad del agua es de 103 Kg/m3, verificar la flotación del cuerpo. El mercurio tiene una densidad de 13,6 g/cm3. ¿Qué le ocurre al mencionado cuerpo cuando se introduce en este elemento?. Calcula el peso que tendría un cubo igual al anterior si fuese de mercurio. ¿Podrías decir cuánto vale el empuje en Nw y Kp?.
3
Si el cuerpo del problema anterior flotase, calcular la masa que deberíamos poner encima hasta hundirlo totalmente.
4
¿Hasta donde hay que llenar un cilindro de 1 m2 de sección y altura indefinida para que presionará en el fondo con 105 Nw/m2?. La densidad del aire a temperatura ambiente es de 1,3 10-3 Kg/litro.Determinar la misma cuestión si lo llenamos de agua (dagua= 1 g/cm3).
5
Si la cara superior de un cubo estuviera a una profundidad de 10 m en agua salada, de densidad 1,2 g/cm3 y la arista tuviese 2 m de longitud. Calcular: A. La presión en la cara superior, así como la fuerza que tanto el agua como la atmósfera ejercen sobre ella. B. La presión en la cara inferior, así como la fuerza que tanto el agua como la atmósfera ejercen sobre ella. C. La diferencia de presión y de fuerza entre ambas caras. D. El empuje que sufre si en el interior del cuerpo hay presión cero. E. Si el peso del cuerpo es de 8·103 Kg. ¿Cuánto vale la resultante de peso y empuje?. ¿Flota dicho cuerpo? F. Si lo utilizásemos como "globo submarino". ¿Cuántos kilos podría elevar a la superficie? G. Repetir todo el proceso si la cara superior está a 100 m de profundidad. H. Explica, razonadamente, lo que hayas descubierto.
6
Sabiendo que una atm de presión es la debida al peso de una columna de mercurio (dens=13,6 g/cc) de 760 mm de altura y 1 cm2 de sección. Calcular esa presión en N/m2 (pascal) y en dina/cm2 (bar).
7
Si ponemos apilados 20 cubos de 1 m3 de volumen y 1 Tm cada uno, ¿Cuánto vale la presión en atm, barias y Kp/m2 (atm técnica), en el suelo?
8
¿Qué altura debe tener una columna de agua para que en el fondo haya una presión de 1 atm? (dens=1 g/cc)
9
Tenemos un cubo de 1 m2 de superficie de cada cara y una de ellas se abre hacia fuera. El cubo está colocado a una profundidad de 20 m sobre el nivel del mar y en su interior hay: A. vacio B. 0,5 atm Calcular la fuerza que hay que aplicar, en ambos casos, para poder abrir la cara hacia fuera. Calcular, también, el empuje al que estará sometido el cubo (dens=1,12 g/cc).
10
Un cuerpo de densidad 3 g/cm3 y volumen 10 cm3 se introduce en agua de densidad 1 g/cm3. Calcular: A. El peso del cuerpo. B. El empuje que experimenta. C. El peso aparente.
11
Un globo aerostático tiene un volumen de 800 m3 y la densidad del aire exterior es de 1,29·10-
3 kg/cm3. Cuando se calienta el aire su densidad pasa a ser de 1·10-3 kg/m3.A. Sabiendo que la lona y la barquilla pesan 150 kg, determinar la máxima carga que soportará en su interior.
12
Un barco desaloja en agua de mar (densidad 1,15 kg/dm3) 5.000 litros cuando está en equilibrio de flotación. Determinar la masa del barco.
13
Un cajón rectangular, sin tapadera, tiene una dimensiones de 3 m por 2,5 m y 1,5 m de altura con un peso total de 3000 Kp.A. ¿Qué parte de altura "y" se sumergirá en agua dulce? [0,4 m]B. ¿Qué peso de lastre le ocasionará un hundimiento de 1 m de altura.[4000 Kp]
14
¿Cuántas veces es mayor el empuje de un cuerpo cuando se sumerge en mercurio (dens=13,6 g/cm3) que en agua (dens=1 g/cm3)
15
Calcular la presión necesaria en un sistema de alimentación de agua que ha de elevarse 50 m en vertical.[5·104 Kp/m2]
16
Un cubo de un material de densidad 0,1 kg/litro y arista 10 cm se sumerge en agua (dens=1 g/cm3). Calcular qué parte del cubo quedará a flote. Si ponemos una pesa de 50 g encima de él, ¿cuánto se hundirá?
17
Un depósito lleno de agua se coloca sobre una báscula y pesa 218,04 Kp. Calcular la altura que indicaría la báscula si se introdujera, verticalmente, en el agua del depósito una barra maciza de 5 cm de diámetro a una profundidad de 1 m. [220 Kp]
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Cuando introducimos el densímetro (cilindro de 10 cm de altura, radio de 0,5 cm y dendidad 0,5 g/cm3) en un líquido se sumerge 4 cm desde su base. Determinar la densidad del mencionado líquido.Si al introducirlo en otro líquido se sumerge 8 cm ¿Cuál será la densidad, ahora, del líquido. ¿Se podría utilizar este aparato para saber si el lechero le añade agua a la leche, adulterándola. Razona y explica de qué manera.
TERMODINÁMICA
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Defina, con la mayor claridad posible, la diferencia entre calor y temperatura.
1 Q=m·ce·t
T=50-10=40º
ce = 120/(1000·40)
Sabiendo que el calor específico de una sustancia se define como la cantidad de calor que hay que comunicar a cada gramo para que incremente su temperatura un grado, es decir: Ce=Q/(m·T). Calcular el calor específico de una sustancia que necesita 120 cal para cambiar su temperatura desde 10º a 50º C, siendo su masa de 1 kg.
2 [0,003 cal/g·ºC]
Q=m·ce·t Se define la caloría como la cantidad de calor que se ha de comunicar a un g de agua para incrementar su temperatura en un grado. ¿Qué cantidad de calor habría de comunicársele a 100 g de agua para cambiar su temperatura de 0º a 20º C? ¿Y a una sustancia de igual masa y de calor específico 0,1 cal/g·ºC?
3 [2000 cal] ; [200 cal]
m1·ce1·(t1-t)=m2·ce2·(t-t2) Se introducen en un termo una sustancia de masa 20 g y que se encuentra a una temperatura de 120ºC. En el recipiente se vierte 200 cm3 de agua a 50ºC. La densidad del agua es de 1 g/cm3 y la temperatura final de la mezcla es de 70ºC. ¿Qué calor específico tiene el cuerpo?.
4 [4 cal/g·ºC]
tiempo=m·/10.000 (h) Un termo eléctrico produce 10.000 cal/hora. ¿Cuánto tiempo tardaría en calentar 100 litros de agua, 50ºC?
5 [500 horas]
C=ce·m
Q=C·T=m·ce·T
Un cuerpo de Ce=0,5 cal/(g·K) y de 1 Kg de masa se calienta desde 10º hasta 60º. Calcular:A. La capacidad caloríficaB. La cantidad de calor que recibióC. ¿Cuánto aumentaría su temperatura si le diéramos 103 cal?D. A una masa desconocida de este cuerpo se le entregó 102 cal y su temperatura aumentó en 20º. ¿Cuánto vale la masa?
6 [A: 500 cal/ºC];[B: 25.000 cal];[C: 0,206 ºC];[D: 10,2 g]
m1·ce1·(t1-t)=m2·ce2·(t-t2) Si en una bañera hay 20 litros de agua a 10º y se le añade 30 litros a 60º ¿Cuál será la temperatura media de la mezcla? ¿Cuántos litros de agua a 60º habría que añadir a la de 10º para que la temperatura final de la mezcla sea de 50º. Se supone despreciable la perdida de energía en el medio. El calor específico del agua es de 1 cal/ (g·K) o 4,18 J/(g·K)
7 [A: 40 ºC];[B: 80 l]
¿Qué quieren decir las siguientes frases?:A. Calor es energía en tránsitoB. La temperatura es una medida del nivel energético de las moléculas que componen el cuerpo
8 ce agua/ce hierro Definición de calor específico.
Si el hierro tiene un calor específico de 1,2·10-5 cal/g·ºC y el agua de 1 cal/g·ºC. ¿Con la misma cantidad de calor, cuál aumenta más su temperatura? ¿De los dos cuál necesita más calorías para elevar su temperatura, si las masas son iguales?
9 [A: El hierro, 83.333 veces más];[B: el agua ]
T=Q/(m·ce) La capacidad calorífica se define como la cantidad de calor que ha de recibir un cuerpo para que aumente su temperatura en un grado. El calor específico se define como la cantidad de calor que ha de recibir una unidad de masa para que aumente su temperatura en un grado.A. ¿Es cierto que Capac_calorífica = M · Calor_especB. ¿Un cuerpo con un calor específico pequeño se calienta mucho o poco cuando recibe una cantidad de calor?C. ¿Los gases tienen un calor específico grande o pequeño?
10 [A: sí];[B: mucho];[C: grande]
l=lo··T ¿Cuántos coeficientes de dilatación existen para los sólidos?Si un puente ferroviario tiene una longitud de 2400 m a 0ºC y es de acero ( =12·10-6 ºC-1). Si la temperatura sube a 35ºC ¿Qué aumento de longitud experimenta el puente?
11 [1,008 m]
m1·ce1·(t1-t)=m2·ce2·(t-t2) ¿Qué cantidad de agua caliente hay que añadir a una bañera de 80 l a 48ºC para que la mezcla se quede a 60ºC?. Temperatura del agua caliente 85ºC
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Calcular la cantidad de calor necesaria para pasar 500 g de hielo a -10ºC hasta vapor de agua a 100ºC?.Ce (hielo)=0,5 cal/g·ºC ; Ce (agua)=1 cal/g·ºCC. latente de fusión= 80 cal/g ; c. latente vaporización= 540 cal/g
13 1 Julio 0,24 cal Explica el fundamento de una máquina térmica y frigorífica. Explica lo que entiendes por
Equivalente mecánico del calor (experiencia de Joule).
14 Q=m·ce·T ¿Qué cantidad de calor absorberá una bola de 4 g de cinc al pasar de 20ºC a 180ºC?. Si ese
calor se suministrase a una bola de plomo de 350 g ¿cuánto aumentaría su temperatura?.CZn=0,093 cal/g·ºC y CPb=0,03 cal/g·ºC.
15 m1·ce1·(t1-t)=m2·ce2·(t-t2) Calcular la temperatura final de una mezcla de 20 y 60 l de agua cuyas temperaturas
respectivas son: 80º y 20º C.
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CAMPO ELÉCTRICO
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F=k·q·q,/r2
k=9·109 (vacio)
¿A qué distancia deberá situarse una carga de 30 µC y otra de 20 µC para ejercer entre si una fuerza de 0,01 N? ¿Cuánto ha de ser esa distancia para que la fuerza sea triple?
1 [23,23 m] [13,41]
F=q,·E
a=F/m
En un campo uniforme de intensidad 100 N/C se introduce una carga de 50 µC. Si la masa material que soporta esa carga es de 5·10-4 kg ¿A qué aceleración está sometida?.
2 [10 m/s2]
F=k·q·q,/r2
E=F/q,
Dos cargas positivas de 3 y 5 µC se encuentran seperadas 1 cm.A. ¿Qué fuerza ejercen?.B. ¿Qué campo crea la primera sobre la segunda?.
3 [1.350 N] [270·106 N/C]
F=q,·E
v=vo+a·t
Una gota de aceite de masa 0,1 g y carga 3 µC se sitúa en un campo eléctrico de intensidad 100 N/C.A. ¿Qué fuerza actúa sobre la gota de aceite?B. ¿Cuál será la velocidad de la misma al cabo de 0,01 s si se mueve con libertad?.
4 [3·10-4 N] [3·10-6 m/s]
