Problema

Un muchacho de peso 360 N se balancea sobre una charca de agua con una cuerda atada en la rama de un árbol en el borde de la charca. La rama está a 12 m por encima del nivel del suelo y la superficie del agua está a 1,8 m por debajo del suelo. El muchacho coge la cuerda con la mano en un punto a 10,6 m de la rama y se mueve hacia atrás hasta que la cuerda forma con la vertical un ángulo de 23o. Entonces se lanza y cuando la cuerda pasa por la posición vertical se suelta de la cuerda y cae en la charca. Determinar: a) el módulo de la velocidad del muchacho en el momento de caer en el agua; b) el módulo de la velocidad del muchacho en el instante en que se suelta de la cuerda (al pasar por la vertical); c) la distancia en horizontal respecto de este punto (la vertical del punto de suspensión) a la que cae el muchacho; d) las componentes intrínsecas de la aceleración en el último instante (justo al caer en la charca).

Problema de Trabajo y Energía. Aparece en la convocatoria de ENE2017.

Se pretende fabricar una cuerda cilíndrica para una guitarra con 5 g de un acero de densidad 7800 kg/m3 y una resistencia a la rotura de 7·108 N/m2. Calcular: a) la longitud y radio de la cuerda más larga y delgada que pueda someterse a una tensión de 800 N sin romperse; b) la frecuencia fundamental máxima que podría tener esa cuerda; c) supongamos un murciélago que vuela a una velocidad v=5 m/s emite esa misma frecuencia multiplicada por 100. Si la frecuencia que oye el murciélago del sonido reflejado en un insecto es de 28 kHz, ¿el insecto se está alejando o acercando al murciélago? Razona la respuesta. d) Si las direcciones de vuelo de ambos están sobre la línea que une sus posiciones, ¿cuál es la velocidad del insecto?
Velocidad del sonido en las condiciones del problema: v=340 m/s.

Problema de Movimiento Ondulatorio. Aparece en la convocatoria de JUN2000.

El pasador A de 200 g está obligado a moverse en la ranura parabólica de la placa fija. El pasador está guiado, también, por la ranura vertical que le comunica una celeridad constante hacia la derecha de 10 cm/s en un intervalo de su movimiento. Determinar, para la posición x=10 cm:
a) la velocidad v del pasador; b) su aceleración a; c) las reacciones que sobre el pasador ejercen las dos guías lisas (la guía parabólica y la guía vertical.

Problema de Dinámica de la Partícula. Aparece en la convocatoria de FEB2002.

Una barra rígida de 2 m de longitud y 40 kg de masa está sujeta por dos hilos de cobre de la misma longitud, l=3 m, y de diámetros d1=1 mm y d2=2 mm, como se muestra en la figura. a) Determinar los incrementos de longitud de cada hilo (módulo de Young del cobre ECu=6·1010 N/m2). b) El hilo de menor diámetro se reemplaza por otro formado por dos materiales, cada uno de longitud 1.5 m. La primera mitad sigue siendo de cobre, y la segunda mitad del hilo se ha sustituido por una aleación de hierro, ambos con el mismo diámetro d1=1 mm. Con la misma disposición de hilos que en el apartado a), se observa que el incremento de longitud del hilo más fino (el formado por la unión del cobre más la aleación de hierro) es el doble que el incremento de longitud del hilo más grueso (sólo de cobre). Determinar el módulo de Young de la aleación de hierro. c) A continuación se monta cada hilo de la situación b) por separado y se tensan con sendos pesos de 80 kg. Se producen perturbaciones en ambos hilos generando ondas transversales estacionarias en los hilos. Si las densidades de los dos materiales son ρCu=3000 kg/m3 y ρaleación=8330 kg/m3, determinar la frecuencia de vibración más baja de las ondas transversales producidas en cada hilo, de modo que el punto de unión entre los dos materiales sea un nodo; d) determinar el número de nodos que se producen en cada hilo y las posiciones exactas de los mismos. Se puede considerar despreciable el peso de los hilos.

Problema de Movimiento Ondulatorio. Aparece en la convocatoria de SEP2003.

a) Cuando la astronave Voyager I alcanzó el punto más cercano de su trayectoria en torno al planeta Júpiter, se observó que había una distancia de 350000 km del centro del planeta a la nave, y ésta tenía una velocidad de 26900 m/s. Determínese la masa de Júpiter suponiendo que la trayectoria de la astronave fuese parabólica. b) Algunos años después, la astronave Voyager II tuvo el punto más cercano de su trayectoria en torno a dicho planeta a una distancia de 715000 km del centro del planeta. Suponiendo que la trayectoria de la nave era parabólica determínese la velocidad máxima del Voyager II al acercarse a Jupiter.

Problema de Gravitación.

Un vehículo se encuentra en una órbita circular a 600 km de altura sobre la superficie terrestre, moviéndose en sentido horario. Se pretende transferir dicho vehículo a otra órbita circular a 300 km de altura sobre la superficie terrestre. Para ello, el vehículo describirá una órbita elíptica de transición desde A hasta B. a) Calcular la velocidad del vehículo en la primera órbita circular. b) Calcular el incremento de velocidad que hay que proporcionar al vehículo en el punto A para transferirlo a la órbita elíptica de transición. c) Para producir el cambio de velocidad los motores del vehículo ejercen una fuerza de frenado de 1675.8 N. Si la masa del vehículo es de 600 kg, ¿durante cuánto tiempo debe ejercerse esta fuerza? d) Calcular el período de la órbita de transición. e) Calcular el incremento de velocidad que hay que proporcionar al vehículo en el punto B para transferirlo a la segunda órbita circular. f) Una vez en la segunda órbita circular, al pasar por el punto C, al vehículo se le disminuye la velocidad en 575.6 m/s, situándolo en una nueva órbita elíptica de retorno a la Tierra, órbita cuyo apogeo es el punto C. Calcular el ángulo FOD que define el punto de aterrizaje (punto D) y la altura a la cual estará el vehículo en el punto E,cuando el ángulo FOE sea 160o.

Problema de Gravitación.