Física I

a) Para cada una de las siguientes afirmaciones, indica si son verdaderas o falsas, razonando con detalle tu respuesta:

1.- Solo las fuerzas conservativas realizan trabajo.

2.- Si sobre una partícula solamente se ejercen fuerzas conservativas, la energía cinética de la partícula no varía.

3.- El trabajo realizado por una fuerza conservativa coincide con la disminución de energía potencial asociada con esa fuerza.

4.- La fuerza conservativa que actúa sobre una partícula, confinada en el eje x, se dirige hacia la izquierda si la energía potencial asociada decrece conforme la partícula se mueve hacia la derecha.

5.- La energía potencial asociada a una fuerza conservativa que actúa sobre una partícula, confinada en el eje x, crece conforme la partícula se mueve hacia la izquierda si la fuerza se dirige hacia la derecha.

6.- Para una partícula confinada a moverse en el eje x, sobre la que solo actúa una fuerza conservativa, los máximos y mínimos de la energía potencial U asociada nos indican las posiciones de equilibrio de la partícula.

b) La energía potencial de un objeto de 4 kg viene dada por las ecuaciones U=3x2-x3 para x≤3 m y U=0 para x≥3 m, donde U se expresa en julios y x en metros. b1) Determina las posiciones de equilibrio e indica el tipo de equilibrio; b2) calcula la velocidad de la partícula en x=2 m si su energía total es de 12 J; b3) determina el valor y el sentido de la fuerza sobre la partícula para las posiciones x=1 m y x=4 m.

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

a) ¿Qué son las fuerzas de rozamiento? ¿Cuándo aparecen? ¿Cuál es su origen (a qué son debidas)? Explica con detalle el significado físico de la figura, en la que se representa la fuerza de rozamiento en función de la fuerza horizontal F aplicada sobre un objeto apoyado en una superficie horizontal. ¿Qué son las regiones (1) y (2)? ¿Qué valores puede tomar la fuerza de rozamiento?

b) El bloque de la segunda figura apoya sobre una superficie siendo los coeficientes de rozamiento entre bloque y superficie me=0,5 y mc=0,4. b1) Realiza el diagrama del cuerpo libre, analiza el movimiento y escribe las ecuaciones dinámicas de dicho bloque. b2) ¿Cuál es el valor de F para que el bloque empiece a moverse? b3) ¿Cuál es el valor de la fuerza de rozamiento si F=20 N?

Cuestion de Dinámica de la Partícula. Aparece en la convocatoria de ENE2025.

a) Para una partícula P que se mueve en un sistema de referencia móvil (con origen O’), que a su vez se mueve respecto de un sistema fijo (con origen O), la expresión de la velocidad absoluta de P (respecto del sistema fijo) viene dada por:

Explica cada uno de los términos de la ecuación anterior. En base a dicha expresión, dados dos observadores móviles A y B, indica cómo se determina la velocidad relativa de A respecto de B y de B respecto de A, indicando qué términos es preciso conocer en cada caso.

b) Los observadores A y B se mueven en cada caso como se ilustra en la figura (A en línea recta y B en un arco de circunferencia). Determina en ese instante la velocidad de A respecto de B y la de B respecto de A.

Cuestion de Cinemática de la Partícula. Aparece en la convocatoria de ENE2025.

Una barra uniforme de longitud L=900 mm y masa m=4 kg está suspendida de un pasador en C, inicialmente en reposo. Una fuerza horizontal F=75 N se aplica en el extremo B tal como se indica en la figura. Sabiendo que d=225 mm determinar: a) la aceleración angular de la barra y las componentes de la reacción en C en el instante inicial; b) si la fuerza F se mantiene aplicada perpendicularmente a la varilla y en el extremo B durante 45º mientras la varilla rota y después se elimina, determinar la velocidad angular de la varilla cuando llegue a la posición horizontal.

Momento de inercia de una barra respecto de un eje que pasa por su centro de masas: (1/12) mL2.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2025.

Un collarín de 1,2 kg está unido a un resorte y desliza sin fricción a lo largo de una varilla circular en un plano vertical. El resorte tiene una longitud no deformada de 105 mm y una constante k. El collarín se encuentra en reposo en A y se le da un ligero empujón para ponerlo en movimiento. Si la velocidad máxima del collarín se alcanza cuando éste pasa por el punto C, determinar: a) la constante del resorte; b) la velocidad máxima del collarín (si no has resuelto el apartado anterior toma k=340 N/m); c) la aceleración del collarín cuando pasa por el punto B (a la misma altura del punto de anclaje del resorte E); d) demuestra que el collarín supera el punto D y determina en dicho punto la reacción que ejerce la varilla sobre el collar. ¿En qué lado de la varilla se produce el contacto con el collarín en este punto?

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

a) Explica el rozamiento estático y cinético entre superficies en contacto. b) Los dos bloques representados en la figura están en reposo sobre una superficie horizontal sin rozamiento, cuando se aplica una fuerza F al bloque B. Los pesos de los bloques A y B son, respectivamente, 225 N y 375 N y el coeficiente de rozamiento estático µe entre los bloques es 0,25. Determinar la máxima fuerza F que puede aplicarse al bloque B antes de que los dos bloques dejen de moverse juntos.

Cuestion de Dinámica de la Partícula. Aparece en la convocatoria de ENE2024.

a) ¿Cómo se define el momento de inercia de un sólido rígido? ¿Qué significado tiene para la rotación? En relación con el momento de inercia, i) enuncia el teorema de Steiner e indica en qué situaciones se aplica; ii) explica qué se entiende por radio de giro. b) Se unen cuatro partículas de masa m=10 g mediante varillas sin masa, formando un rectángulo de lados 20 y 40 cm. El sistema gira alrededor de un eje perpendicular al plano de la figura y que pasa por el centro de masas. Calcula el momento de inercia del sistema respecto de un eje perpendicular al plano de la figura y que pase por una de las masas.

Cuestion de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2024.

a) ¿Qué es el momento de una fuerza? Si el momento de las fuerzas exteriores es nulo, ¿qué otras magnitudes permanecen constantes? Explícalo con un ejemplo. b) El disco A de la figura gira con una velocidad angular de 4 rad/s. El disco B, que tiene un momento de inercia tres veces menor que el de A(ambos respecto del eje de giro), gira con una velocidad angular de 8 rad/s en sentido contrario al de A. Si de pronto, estando en esas condiciones se acoplan ambos discos para que giren juntos, ¿cuál es la velocidad angular final del conjunto?

Cuestion de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2024.

a) Concepto de centro de masas. Explica qué importancia tiene con relación a la cantidad de movimiento y a la segunda ley de Newton de un sistema de partículas. b) Dos prismas triangulares, de masas 1 y 10 kg, y anchuras 50 y 10 cm, están en reposo, tal como se indica en la figura adjunta, sobre un tablero horizontal liso. Las superficies de contacto entre los dos prismas son también perfectamente lisas. Determinar el retroceso del prisma inferior hasta el instante en que la cara vertical del prisma superior alcanza el tablero horizontal. (Nota: el centro de masas de un triángulo se encuentra a un tercio de la base, baricentro).

Cuestion de Dinámica de los Sistemas de Partículas. Aparece en la convocatoria de ENE2024.