Física I

a) La gráfica (1) muestra el valor de la fuerza de rozamiento entre el bloque de la figura (2) y el suelo en función de la fuerza F aplicada al cuerpo por la persona. Explica con detalle la gráfica, así como la diferencia entre el coeficiente de rozamiento estático y dinámico.

b) Se aplica una fuerza horizontal de 30 N sobre un cuerpo de 3 kg de masa que está inicialmente en reposo en un plano horizontal sin rozamiento. Después de recorrer 20 metros, el cuerpo entra en un tramo en el que el coeficiente de rozamiento es 0,3 y, 5 segundos después de entrar en ese tramo, la fuerza inicial de 30 N deja de actuar. Calcula: i) La aceleración en cada uno de los tramos; ii) el espacio total recorrido hasta que el cuerpo se para; iii) dibuja la curva velocidad vs tiempo.

Cuestion de Dinámica de la Partícula. Aparece en la convocatoria de FEB2023.

a) i) ¿Cómo se seleccionan los vectores y que describen las componentes intrínsecas de una partícula? ii) Escribe el vector velocidad en componentes intrínsecas. iii) Escribe las componentes intrínsecas de la aceleración y explica el significado físico de cada una de ellas. iv) Pon un ejemplo de movimiento de una partícula en el que la componente tangencial sea nula y la componente normal no lo sea.

b) Una partícula comienza a moverse en una circunferencia de 2,5 m de radio con movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA), de modo que parte del reposo y alcanza una rapidez de 5 m/s en 2 s. i) Calcula la aceleración angular, la aceleración tangencial, la aceleración normal y el módulo de la aceleración en ese instante; ii) representa en un dibujo los vectores velocidad, aceleración normal y aceleración tangencial, así como el vector aceleración de la partícula en ese instante.

Cuestion de Cinemática de la Partícula. Aparece en la convocatoria de FEB2023.

a) En la ecuación de la posición respecto del tiempo de un movimiento armónico simple, explica qué son los términos A0, ω0 y j, y de qué dependen.

b) Considera un oscilador formado por un bloque conectado a un resorte (k=456 N/m). En un momento dado, la posición (medida desde el lugar de equilibrio), la velocidad y la aceleración del bloque son x=0,112 m, v=-13,6 m/s y a=-123 m/s2. Calcula: i) la frecuencia; ii) la masa del bloque; iii) la amplitud de la oscilación.

Cuestion de Física I. Aparece en la convocatoria de ENE2023.

a) Explica qué se entiende por movimiento de rodadura (considera sólo la situación ideal). ¿Cuál o cuáles son las condiciones para que se produzca rodadura? (Explicita y explica las ecuaciones correspondientes).

b) La rueda de la figura, de 25 kg, tiene un momento de inercia respecto a su centro de masas de 1,1025 kgm2. Esta rueda gira sin deslizar en sentido horario y parte del reposo en la posición representada, girando 90º. El resorte tiene una longitud natural de 0,15 m y su constante es de 18 N/m. Calcula el alargamiento de los resortes en la posición inicial y final y la velocidad angular final de la rueda.

Cuestion de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2023.

a) ¿Cómo se define el centro de masas de un sistema de partículas? ¿Cómo se relaciona la velocidad del centro de masas con la cantidad de movimiento total del sistema?

b) Tres personas de masa m aproximadamente equivalente sobre una balsa inflada ligera (masa despreciable) están sentadas a lo largo del eje x en las posiciones xA=1 m, xB=5 m y xC=6 m, medidas desde el extremo izquierdo, como se muestra en la figura. i) Encuentra la posición del centro de masa del sistema; ii) calcula el centro de masa del sistema tomando como origen al conductor (xC=0) a la derecha. ¿La ubicación física del centro de masa es la misma? Razona la respuesta.

Cuestion de Dinámica de los Sistemas de Partículas. Aparece en la convocatoria de ENE2023.

a) Explicar qué se entiende por movimiento parabólico. En el caso de un tiro parabólico en el aire, deducir a partir de la aceleración de la gravedad las ecuaciones de la velocidad y de la posición frente al tiempo (en los dos ejes) para una partícula que se lanza desde una altura inicial h con una velocidad v0 hacia la derecha y hacia arriba, formando un ángulo q con la horizontal.

b) Se deja caer una pelota partiendo desde el reposo desde una azotea de un edificio a altura h=10 m sobre el suelo. En el mismo instante, una segunda pelota se lanza verticalmente hacia arriba desde el nivel del suelo, de modo que tenga velocidad nula cuando llega al nivel de la azotea. i) Calcular a qué altura se cruzan. ii) Cuando se cruzan, ¿quién tiene mayor velocidad?

Cuestion de Cinemática de la Partícula. Aparece en la convocatoria de ENE2023.

a) A partir de la expresión de x(t), deduce la expresión de la energía total de un sistema muelle-masa que realiza un movimiento armónico simple. ¿De qué depende dicha energía? Dibuja la curva de energía potencial y deduce a partir de ella cómo es el movimiento de la partícula para una energía total ET dada.

b) Una partícula de 0,5 kg unida a un resorte horizontal describe un movimiento armónico simple de frecuencia 5/π Hz, y tiene inicialmente una energía cinética de 0,2 J y una energía potencial de 0,8 J. Calcula la posición y velocidad iniciales, la amplitud de la oscilación, la velocidad máxima y el desplazamiento x cuando las energías potencial y cinética son iguales.

Cuestion de Física I. Aparece en la convocatoria de ENE2025.

a) Discutir el movimiento de un sólido inmerso en un fluido despreciando el empuje y considerando una fuerza de rozamiento proporcional a la velocidad. Explica qué se entiende por coeficiente de fricción o coeficiente aerodinámico, coeficiente de viscosidad y velocidad límite, deduciendo su expresión para un objeto que cae en un fluido bajo su propio peso.

b) Considera que tomas dos pelotas de tenis idénticas y llenas una de agua. Dejas caer las dos pelotas simultáneamente desde la azotea de un edificio alto. Si la resistencia del aire es insignificante, ¿qué pelota llegará primero al suelo? ¿Y si la resistencia del aire no es insignificante? Explicar detalladamente.

Cuestion de Dinámica de la Partícula. Aparece en la convocatoria de ENE2023.

a) Explica qué es el coeficiente de restitución de un choque (en términos de los impulsos de deformación y recuperación), cuál es su ecuación en términos de las velocidades de los móviles antes y después del choque, de qué depende y explica qué valor tiene en el caso de un choque completamente elástico e inelástico.

b1) Una pelota rebota hasta el 80% de su altura original. ¿Qué porcentaje de energía mecánica se pierde en cada rebote? ¿Cuál es el coeficiente de restitución del sistema pelota-suelo? b2) Para un choque completamente inelástico de dos partículas iguales que se mueven hacia la derecha con velocidades 2v y v, determina la pérdida de energía cinética debida a la colisión.

Cuestion de Dinámica de los Sistemas de Partículas. Aparece en la convocatoria de ENE2025.