Física I

Una varilla circular delgada se mantiene inmóvil en un plano vertical mediante un soporte A. Unido a éste y enrollado holgadamente alrededor de la varilla hay un muelle de constante k=44 N/m y longitud natural igual a la del arco AB. Un cursor C de 225 g, no unido al muelle, puede deslizar sin rozamiento por la varilla. Sabiendo que el cursor se suelta desde el reposo cuando θ=30o hallar: a) la altura máxima a que llega el cursor por encima de B; b) su velocidad máxima; c) la fuerza que sobre el cursor ejerce la varilla en B; d) el menor ángulo θ desde el que habría que soltar el cursor, inicialmente en reposo, para que llegara hasta D.

Problema de Trabajo y Energía.

Indicar si las frases siguientes son verdaderas o falsas, justificando cada respuesta: a) en el movimiento armónico simple el período es proporcional al cuadrado de la amplitud; b) en un movimiento armónico simple la energía total es proporcional al cuadrado de la amplitud; c) el movimiento del péndulo simple es armónico para cualquier desplazamiento angular inicial; d) el movimiento del péndulo simple es periódico para cualquier desplazamiento angular inicial; e) en el oscilador forzado se produce resonancia cuando la frecuencia de la fuerza impulsora es igual a la frecuencia natural.

Cuestion de Movimiento Oscilatorio.

Una barra de cobre de 90 cm de longitud y 3.20 cm2 de sección está unida a una barra de acero de longitud L y sección 6.40 cm2. El conjunto está sometido en sus extremos a tensiones iguales y opuestas de 3000 kg. a) Calcular la longitud L de la barra de acero si son iguales los alargamientos de ambas barras; b) determinar el esfuerzo y la deformación unitaria de cada barra. El módulo de Young del acero es 20·1010 N/m2 y el del cobre 12.8·1010 N/m2.

Cuestion de Propiedades Elásticas de los Sólidos.

Determinar la aceleración angular de cada una de las dos ruedas cuando ruedan hacia abajo sin deslizar por planos inclinados. Para la rueda A estudiar el caso en el que la masa de la llanta y radios sea despreciable y la masa de la barra esté concentrada a lo largo de su eje. Para la rueda B suponer que el grosor de la llanta es despreciable comparado con su radio de modo que toda la masa está concentrada en la llanta. Hallar también el coeficiente mínimo de rozamiento que evita el deslizamiento de cada rueda.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido.

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)+2ωxvrel+arel

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.