Física I

Sea un reloj de péndulo (puede tratarse como un péndulo simple) consistente en una esfera de aluminio (ρ=2700 kg/m³) de 5 mm de radio suspendida de una cuerda de 1 m de longitud. Dicho reloj funciona correctamente en un lugar en que la gravedad vale g=9.8 m/s². Sin embargo, los dueños tienen que trasladarse de ciudad, y al moverlo al nuevo domicilio, de mayor altitud, observan que atrasa 10 s cada día. a) ¿Cuál es el valor de la gravedad en esta ciudad? b) ¿Qué solución propondrías para que el reloj funcionara correctamente? Justifica con unos cálculos tu propuesta. c) A continuación se va a ver cómo afecta la viscosidad del aire al movimiento del péndulo. Consideramos que la fuerza debido a la viscosidad η que actúa sobre una esfera de radio R y velocidad v es igual a F=-6πηRv, y para el aire a 20 ^oC η=1.78•10^-5 kg/ms. ¿Qué tipo de amortiguamiento tendría el péndulo? Escribe la ecuación del movimiento suponiendo que la amplitud inicial es de 2^o y que el origen de tiempos se toma cuando la velocidad es nula; d) ¿Cuál es el tiempo necesario para que la amplitud se reduzca un 10% de la inicial?

Problema de Movimiento Oscilatorio. Aparece en la convocatoria de JUL2013.

Una partícula está realizando un movimiento armónico simple rectilíneo. Su velocidad máxima es de 80 cm/s y su aceleración máxima es de 1200 cm/s². a) Encuentra la frecuencia angular y la amplitud de las oscilaciones; b) escribe la ecuación del movimiento sabiendo que en el instante inicial se encuentra a 3 cm de la posición de equilibrio; c) A continuación se introduce ese oscilador (m=4 kg) en un medio que ofrece una fuerza de resistencia de F=72v siendo v la velocidad del móvil en m/s. Inicialmente, el oscilador se encuentra en reposo en la posición de equilibrio y en t=0 recibe un impulso que lo pone en movimiento con una velocidad inicial de 60 cm/s. Expresa la elongación del oscilador en función del tiempo; d) calcula el tiempo que tiene que transcurrir para que la amplitud de las oscilaciones amortiguadas se reduzca a un 0,1% del valor máximo anteriormente calculado.

Problema de Movimiento Oscilatorio. Aparece en la convocatoria de ENE2015.

a) Definir el centro de masas (C.M) de un sistema de partículas y mostrar que el C.M. se mueve como si la masa total y las fuerzas exteriores estuvieran concentradas en ese punto. b) Si tomamos como referencia el centro de masas demostrar que el momento lineal del sistema de partículas es nulo.

Cuestion de Dinámica de los Sistemas de Partículas.

Se unen dos discos de 400 mm de diámetro y uno de 240 mm de diámetro para formar un carrete que tenga una masa de 125 kg y un radio de giro de 125 mm respecto al eje que pasa por el centro de masas del carrete. A éste se aplica una fuerza de 500 N mediante un cable arrollado sobre el disco de 240 mm como se indica en la figura. Determinar: a) la aceleración del centro de masas y la aceleración angular del carrete si la superficie horizontal es lisa; b) si la superficie horizontal no es lisa y µ=0,5 demuestra que el sistema rueda sin deslizar; c) la aceleración del centro de masas y la aceleración angular del carrete en este caso; d) el valor correspondiente de la fuerza de rozamiento.

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

a) Definir el momento lineal y el Impulso de una fuerza, obteniendo la relación entre ellos. b) Definir el momento angular y demostrar que, si una partícula se mueve en un plano, la dirección del momento angular permanece constante si se define respecto a un punto de ese plano.

Cuestion de Dinámica de la Partícula.

La barra uniforme de la figura pesa 100 N y puede girar sin rozamientos en torno al pasador situado en B. La constante y longitud natural del resorte son k=800 N/m y l₀=15 cm respectivamente. Si la barra lleva una velocidad angular de 3 rad/s en sentido horario cuando está horizontal determinar: a) la aceleración angular de la barra así como las reacciones (F_x y F_y) en el pasador en la posición de la figura; b) la velocidad angular de la barra cuando ésta está vertical, estando A directamente encima de B.
Momento de inercia de una barra respecto de su punto medio

Problema de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2020.

Un cohete viaja de la Tierra a la Luna a lo largo de la línea recta que une sus centros. ¿A qué distancia la fuerza F_TC que ejerce la Tierra sobre el cohete es igual y opuesta a la fuerza F_LC que ejerce la Luna sobre el cohete? Masa de la Luna: M_L=7.35·10²² kg; masa de la Tierra: M_T=5.97·10²⁴ kg; radio de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra: r_TL=3.84·10⁸ m.

Cuestion de Gravitación.

Un satélite terrestre está en una órbita circular de radio r=7.19 Mm. a) ¿Cuál es el módulo de la velocidad del satélite? b) ¿Cuál es el período de su órbita?

Cuestion de Gravitación.

Un saltamontes de masa m reposa en el extremo de una tabla ligera de masa M y longitud L que flota en la superficie de un lago. El saltamontes pretende alcanzar un mosquito que reposa en el otro extremo de la tabla y para ello salta formando un ángulo a con la tabla. ¿Cuál debe ser su velocidad inicial?

Cuestion de Dinámica de los Sistemas de Partículas.

Compare las características del movimiento armónico simple (frecuencia, período, amplitud, energía,…) con sus equivalentes del movimiento con amortiguamiento débil.

Cuestion de Movimiento Oscilatorio.