Física I

La función energía potencial de una partícula de masa 4 kg en un campo de fuerzas viene descrita por:

en donde U se expresa en julios y x en metros. a) ¿Para qué valores de x la fuerza F_x es cero? b) Hacer un esquema de U en función de x; c) discutir la estabilidad del equilibrio para los valores de x obtenidos en a); d) si la energía total de la partícula es de 12 J, ¿cuál será su velocidad en x=2 m?

Problema de Trabajo y Energía.

Dos partículas de masas m₁=2 kg y m₂=5 kg pueden moverse libremente y sin fricción sobre un alambre guía horizontal. Si la partícula m₁ se mueve con una velocidad v₁=17 m/s y alcanza a la m₂, que tiene un resorte ideal sin masa de constante k=4480 N/m sujeto por el lado por el que se aproxima m₁, que se mueve en el mismo sentido con una velocidad v₂=3 m/s (ver figura), determinar: a) la máxima compresión del resorte cuando colisionan las dos partículas; b) las velocidades finales de las mismas.

Problema de Dinámica de los Sistemas de Partículas.

Entre dos láminas A y B fluye una capa continua de agua con velocidad v. La corriente se divide en dos partes por medio de una placa lisa horizontal C. Llamando Q al caudal total, hallar el caudal en cada una de las corrientes resultantes. La placa C sólo puede ejercer una fuerza vertical sobre el agua.

Problema de Dinámica de los Sistemas de Partículas.

Una cuerda vertical de longitud l=1 m está tensa bajo un peso de 20 kg atado a su extremo. En el centro de la cuerda hay una masa pequeña de 1 g. Separamos este pequeño peso de su posición de equilibrio una distancia pequeña x y lo soltamos. a) Demostrar que se mueve con un m.a.s.; b) hallar la frecuencia de la vibración.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Dibujar la curva de Lissajous resultante de la superposición de dos movimientos vibratorios perpendiculares en el caso de que la relación de pulsaciones sea , teniendo en cuenta que las amplitudes guardan una relación inversa a la anterior y que la diferencia de fase es de 45^o.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

La constante elástica de un oscilador es de 0.09 N/m, su parámetro de amortiguamiento es β=3 s^-1 y su masa 10 g. La masa se encuentra inicialmente en reposo en la posición de equilibrio. Una fuerza impulsora le comunica una velocidad de 60 cm/s. Calcular: a) el desplazamiento máximo de la masa con respecto a su posición de equilibrio; b) supongamos ahora que la masa oscilante en el instante inicial se encuentra a una distancia de 4 cm de su posición de equilibrio y que se mueve con una velocidad en ese instante de 60 cm/s hacia ella. ¿Rebasará la posición de equilibrio? c) repetir el apartado a) para β=5 s^-1.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Hallar el valor de g=9,8 m/s² en el sistema absoluto inglés. A partir de este valor halla la equivalencia entre el slug y la libra, y entre el poundal y la libra-fuerza

Problema de Introducción (Magnitudes y Vectores).

Una onda armónica sobre una cuerda con una masa de 0.05 kg/m y una tensión de 80 N, tiene una amplitud de 5 cm. Cada sección de la cuerda se mueve con movimiento armónico simple a una frecuencia de 100 s^-1. Hallar la potencia propagada a lo largo de la cuerda

Problema de Movimiento Ondulatorio.

Dos sirenas A y B tienen una frecuencia de 500 s ^-1 . A está fija y B se mueve hacia la derecha (alejándose de A) con una velocidad de 60 m/s. Un observador situado entre A y B se desplaza hacia la derecha con una velocidad de 30 m/s. Tómese como velocidad del sonido en aire 330 m/s. a) ¿Cuál es la frecuencia de A al ser percibida por el observador? b) ¿Y la de B?

Problema de Movimiento Ondulatorio.

Un tractor tira de un extremo de una varilla de metal de 1 mm² de sección sujeta por el otro extremo de un muro con una fuerza de 100 N. Si el módulo de Young del metal es 10¹¹ dinas/cm², analizar si se supera el límite de elasticidad, el cual corresponde a una deformación unitaria del 1.5%.

Problema de Propiedades Elásticas de los Sólidos.