Física I

Un parachoques se diseña para proteger un automóvil de 1600 kg de daños cuando golpea una pared rígida a una velocidad de 12 km/h. Suponiendo que el choque es perfectamente plástico calcular: a) la energía absorbida por el parachoques durante el impacto; b) la velocidad a la cual el automóvil puede golpear a otro de iguales características que está en reposo sin dañarse.

Problema de Dinámica de los Sistemas de Partículas.

Un vehículo espacial que describe una órbita circular a una velocidad de 24·10³ km/h suelta una cápsula cuya masa total es de 500 kg incluyendo 375 kg de combustible. Si se consume a razón de 15 kg/s y se expulsa con una velocidad relativa de 2500 m/s, hallar la aceleración tangencial de la cápsula: a) en el momento de encender el motor; b) cuando se consume la última partícula de combustible.

Problema de Dinámica de los Sistemas de Partículas.

Una canica de masa m=50 g resbala sin rozamiento en el fondo de un cuenco semiesférico de radio R=20 cm. En el instante t=0 se suelta la canica partiendo del reposo desde un ángulo θ=0.1 rad (ver figura). Admitiendo que se mueve en un plano vertical que pasa por el fondo del cuenco: a) deducir la ecuación que describe el movimiento de la canica; b) calcular la frecuencia de las oscilaciones; c) ¿cuál es la energía total del sistema? d) ¿cuál es la velocidad de la canica cuando t=0.1 s? e) ¿cuál es su aceleración cuando t=0.2 s? f) Consideremos ahora que la canica describa un movimiento circular respecto al eje de simetría del cuenco y a una altura pequeña respecto al fondo. Determinar el tiempo que tarda en recorrer una vuelta.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Un punto material se mueve sometido a dos movimientos vibratorios armónicos simples perpendiculares de ecuaciones:

x=3sen5t

y=4cos5t

Calcular la trayectoria descrita por el punto, el período del movimiento y la velocidad en el instante t=0.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Un oscilador amortiguado está caracterizado por su masa m=10 g, su constante elástica k=0.360 N/m y su constante de amortiguamiento γ=40 g/s. Se le aplica al oscilador una fuerza impulsora de frecuencia angular 15 rad/s y de 4·10^-3 N de amplitud. a) Determinar el tipo de amortiguamiento; b) calcular la impedancia del oscilador a la frecuencia impuesta y el desfase angular entre la velocidad y la fuerza aplicada; c) calcular la «amplitud» de la velocidad; d) calcular la amplitud de la elongación; e) dibujar los esquemas fasoriales convenientes.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Una onda sinusoidal transversal avanza a lo largo de una cuerda tensa con una amplitud de 0.5 cm, una longitud de onda de 10 cm y una frecuencia de 2 Hz. a) Determinar la velocidad de fase, la frecuencia angular y el número de onda; b) escribir la ecuación de onda

Problema de Movimiento Ondulatorio.

Una cuerda se extiende desde un punto P hasta el infinito. El punto P se mueve perpendicularmente según la ecuación y=0.4cos(60t) en cm. Determínese la velocidad de las ondas que se producen y su longitud de onda, sabiendo que la densidad lineal de la cuerda es de 0.4 g/cm y está bajo una tensión de 5 N. ¿Qué energía por unidad de longitud y potencia se suministra a la cuerda?

Problema de Movimiento Ondulatorio.

Una sirena que emite un sonido de frecuencia de 10³ Hz se mueve sobre una circunferencia de 0.5 m de radio con una velocidad angular constante de 10 rad/s. Determinar las frecuencias máxima y mínima que percibe un observador en reposo situado a una gran distancia del centro de la circunferencia.

Problema de Movimiento Ondulatorio.

Una barra rígida de 1 m de longitud, cuyo peso es despreciable, está sostenida horizontalmente en sus extremos por dos hilos verticales de la misma longitud; uno de ellos es de acero y el otro de cobre, tal como su muestra en la figura adjunta, siendo sus respectivas secciones rectas de 1 mm² y 2 mm² respectivamente. ¿En qué punto de la barra ha de suspenderse un peso W para producir: a) igual esfuerzo en ambos hilos? b) igual deformación unitaria en ambos hilos? E_Cu=12.8·10¹⁰ N/m²; E_A=20·10¹⁰ N/m².

Problema de Propiedades Elásticas de los Sólidos.

Una barra de acero de 1 m de longitud y 0.20 cm de radio está fija rígidamente por uno de sus extremos (ver figura). Un disco de 20 cm de radio está unido al otro extremo, que puede girar libremente. Al suspender un peso de 500 g de una cuerda enrollada al disco, se observa que la carga desciende 10 cm. a) ¿Cuál es el módulo de rigidez o cizalladura del material de que está hecha la barra? b) ¿Cuál es la disminución de energía potencial de la carga? c) ¿Cuál es la energía potencial elástica de la barra sometida a torsión?

Problema de Propiedades Elásticas de los Sólidos.