Física I archivos - Página 53 de 90 -

El sistema mostrado en la figura (visto desde arriba) consta de una masa m=200 g unida a un muelle (k=1 kN/m) que puede estirarse a lo largo de la guía en la que está contenido. Todo el sistema descansa en una plataforma horizontal capaz de girar. Se considera despreciable el rozamiento de la masa con la plataforma y con las paredes de la guía. La longitud en reposo del muelle es l₀=35 cm.
A continuación se imprime una velocidad angular ω constante a la plataforma giratoria, lo que produce que el muelle se estire una cierta cantidad.
a) Realiza el diagrama del cuerpo libre de la masa en la situación en la que la plataforma está en reposo.

b) Realiza el diagrama del cuerpo libre de la masa cuando la plataforma está girando con velocidad angular ω. ¿Cuál es la aceleración de la masa en esta situación?

c) Determina el estiramiento del muelle cuando ω=6 r.p.s. A continuación se desplaza la masa m una cantidad adicional x a lo largo de la guía.

d) Teniendo en cuenta la expresión de la aceleración absoluta de una partícula:

a=a₀+αxOP+ωx(ωxOP)+2ωxv_rel+a_rel

discútase el movimiento absoluto ulterior de la masa, considerando el posible movimiento relativo de dicha masa y el movimiento del sistema en el que está contenida.

e) Determina el valor del periodo de las oscilaciones de este sistema cuando ω=6 rps.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

a) ¿Qué se entiende por trabajo elemental de una fuerza sobre una partícula? ¿Cuál es el trabajo efectuado por una fuerza al llevar una partícula desde una posición A a una B? b) Sobre una curva energía potencial U(x) genérica (ver figura) explicar detalladamente cuál es el sentido de la fuerza F_x en cada punto y justificar cuáles van a ser los puntos de equilibrio estables e inestables.

Cuestion de Trabajo y Energía.

a) Definir matemáticamente y explicar con detalle los siguientes conceptos físicos: trabajo, energía cinética, energía potencial, fuerzas conservativas. b) Explicar el teorema de conservación de la energía mecánica en el caso de que todas las fuerzas en un sistema sean conservativas.

Cuestion de Trabajo y Energía.

La barra AB representada en la figura gira en sentido antihorario en un plano vertical alrededor de un pasador liso situado en el apoyo A. La barra tiene sección uniforme y pesa 125 N. Cuando se halla en la posición representada, su velocidad angular es de 6 rad/s. Determinar en ese instante: a) la velocidad del centro de masas; b) la aceleración angular de la barra y las componentes horizontal y vertical de la reacción del pasador en A; c) la velocidad angular de la barra al pasar por la vertical.
Momento de inercia de una barra respecto de un eje que pasa por el centro de masas:

Problema de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2017.

La figura adjunta representa la gráfica de la aceleración frente al tiempo para un movimiento vibratorio armónico simple de una masa m unida a un resorte de constante k. a) Deduce la expresión general de la posición; b) calcula la velocidad máxima; c) a continuación el sistema se introduce en un medio con amortiguamiento debido a una fuerza proporcional a la velocidad de la partícula, siendo la constante de proporcionalidad igual a 2 Ns/m. Si la masa de la partícula es de 100 g, ¿cuánto tiempo transcurre hasta que la amplitud se reduce a la mitad? d) ¿Cuánto tiempo transcurre hasta que se ha disipado la mitad de la energía total?

Problema de Movimiento Oscilatorio. Aparece en la convocatoria de FEB2018.

La barra AB de la figura pesa 300 N. Está sujeta al carrito mediante un pasador en A y se apoya en una superficie lisa en B. Al carrito se le aplica una fuerza P que le comunica una aceleración de 4,5 m/s² hacia la derecha. Determinar: a) las fuerzas que los apoyos en A y B ejercen sobre la barra; b) el módulo de la fuerza P si el carrito pesa 250 N; c) el módulo que ha de tener la fuerza P para que sea nula la reacción en el apoyo B de la barra.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2019.

En una barra de acero con sección 1 cm² y longitud de 75 cm se sujetan 3 cargas de 2000 kg cada una y distando 25 cm la una de la otra. La última carga está colgada del extremo de la barra. El módulo de Young para el acero es 2·10¹¹ Pa. ¿Cuál será el alargamiento total de la barra?

Cuestion de Propiedades Elásticas de los Sólidos.

Demostrar que en el oscilador armónico simple la energía total permanece constante. ¿Cuáles son los valores medios temporales de las energías cinética y potencial?

Cuestion de Movimiento Oscilatorio.

Un cometa describe una órbita elíptica alrededor del Sol. Se consideran dos puntos A y B de esa órbita, estando A más alejado del Sol que B. Comparar en A y en B los valores de las siguientes magnitudes asociadas al cometa: a) energía potencial; b) velocidad (en módulo); c) aceleración (en módulo); d) momento cinético con respecto al Sol.

Cuestion de Gravitación.

El gráfico adjunto muestra las posiciones de una partícula móvil en función del tiempo. a) Dibujar la curva de velocidades en los mismos intervalos de tiempo; b) dibujar el gráfico correspondiente de aceleraciones; c) describir el movimiento de la partícula con palabras.

Cuestion de Cinemática de la Partícula.