Física I

El avión A vuela describiendo un círculo horizontal de 5 km de radio con celeridad constante de 480 km/h y está inclinado el ángulo correcto que es 20o. Un segundo avión B vuela horizontalmente en línea recta a la velocidad constante de 640 km/h; cuando los dos aviones distan entre sí 8 km, sus velocidades respectivas se sitúan sobre la misma recta. Utilizar el sistema de referencia XYZ ligado a A para determinar la velocidad y aceleración de B según se observa desde A en ese instante.

Problema de Cinemática de la Partícula.

Un pequeño vehículo experimental movido por cohetes cuyo peso total es de 100 kg, parte del reposo en A y se mueve con rozamiento despreciable a lo largo de la pista vertical como se muestra en la figura. Si el cohete impulsor ejerce un impulso constante de 1780 N entre los puntos A y B cortándolo en ese último punto, determinar la distancia s que rodará el vehículo hacia arriba en el plano antes de detenerse. La pérdida de peso debido a los gases expulsados por el cohete es muy pequeña y puede despreciarse.

Problema de Trabajo y Energía.

Al bloque representado en la figura, de masa m=2 kg y que en la posición indicada está en reposo se le aplica, durante un tiempo de 1.6 s, una fuerza F cuyo módulo varía en función del tiempo según la representación mostrada en la figura. Si el coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano inclinado es μ=0.2 y el ángulo de inclinación del plano inclinado es θ=30o, determinar la velocidad del bloque: a) en el instante en que t=1 s; b) en el instante en que t=2 s; c) el valor de la velocidad máxima alcanzada por el bloque subiendo; d) determinar también el instante en el que el bloque se detienen instantáneamente. ¿Cómo será el movimiento del bloque a partir de ese instante?

Problema de Dinámica de la Partícula.

Con un cierto muelle, colgado de sus extremos, se hacen las siguientes observaciones: 1º) al colgar de su extremo libre un cuerpo de 500 g su longitud inicial aumenta 15 cm; 2º) al colgar de dicho extremo un cuerpo de 2 kg y separarlo 20 cm de su posición de equilibrio inicial (que naturalmente corresponde a un determinado alargamiento del muelle) el sistema efectúa un m.a.s. Calcular: a) el período de oscilación del citado movimiento armónico; b) la velocidad máxima alcanzada por el cuerpo; c) la aceleración máxima; d) la velocidad y aceleración del cuerpo cuando se encuentra a la mitad del camino entre la posición de equilibrio y una de sus posiciones extremas; e) el tiempo necesario para alcanzar el citado punto partiendo de su posición inicial.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Un cuerpo de masa m se halla suspendido de un resorte helicoidal, habiéndose medido el tiempo empleado en 100 oscilaciones completas para los siguientes valores de m:

m (kg)

t de 100 oscilaciones (s)

1

115.3

2

162.25

3

198.7

7

303.5

 

a) ¿Cuál es la constante recuperadora del resorte?; b) para una masa de 5 kg y sabiendo que la velocidad al pasar por la posición de equilibrio es de 5 m/s, calcular la aceleración al pasar por el punto de máxima elongación; c) una fuerza periódica actúa sobre esa masa de 5 kg. La fuerza de amortiguamiento es proporcional a la velocidad instantánea y vale 100 N cuando la velocidad es de 2.5 m/s. Calcular la ecuación del movimiento sabiendo que para t=0 la posición es 5 m y la velocidad es de -25 m/s.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Un satélite de comunicaciones S de 200 kg de masa sigue una órbita circular en torno a la Tierra, en sentido antihorario y a una altura de 200 km sobre la superficie de la misma. Determinar: a) su velocidad; b) el tiempo que tarda en recorrer dicha órbita completa; c) la energía mínima para mantenerlo en órbita; d) para reparar una avería en una de sus antenas se envía desde tierra un vehículo espacial que una vez que ha alcanzado una altura de 100 km y apaga sus motores tiene una velocidad vA=7882.9 m/s en una dirección tal que forma con la vertical un ángulo φ, siguiendo desde ese instante una trayectoria elíptica de aproximación, que llega a ser tangente en B (punto de encuentro) a la trayectoria del satélite. Determinar dicho ángulo φ; e) determinar también el ángulo θ que define la posición del punto A en la órbita elíptica.

Problema de Gravitación. Aparece en la convocatoria de JUN1997.