Fisica 1 fi09101 sept 2012

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Tarea 1 Instrucciones: 1. Convierte las siguientes unidades de longitud a. 8 m a decímetros b. 7 decámetros a yardas c. 5 pulgadas a milímetros d. 23 pies a pulgadas 2. Convierte las siguientes unidades de masa a. 34 onzas a libras b. 134 decagramos a gramos c. 90 libras a gramos 3. Convierte las siguientes unidades de volumen y tiempo a. 5 litros a pie cubico b. 493 cm cúbicos a pulgada cubica c. 943852 segundos a horas d. 23 días a minutos 4. Convierte 3498 m/s a km/h. 5. Dados determina: 6. Dados determina: 7. Sea una recta, determina la distancia al origen. 8. Encuentra el ángulo formado por los vectores
En equipos de 3 personas, resuelvan los siguientes ejercicios:
1. ¿Qué representan las siguientes gráficas?
a. Posición vs tiempo en el movimiento uniforme (10 min)
b. Velocidad vs tiempo (10 min)
c. Aceleración vs tiempo (10 min)

2. Diferencia entre velocidad y rapidez. Den un ejemplo de cada uno (20 min).
3. Realicen la gráfica de los siguientes datos y calculen la velocidad entre el primer segundo y el tercer segundo (25 min). Tiempo (s) Posición m 0 30 1 40 2 50 3 65 4 90
4. Realicen la gráfica de velocidad vs tiempo y calculen la aceleración en el período de 10s a 20s (25 min). Tiempo (s) Velocidad m/s 0 100 5 110 10 130 15 155 20 190
5. Conclusiones del maestro. (10 min)
Tarea 2 Instrucciones: 1. Un tren camina en línea recta a una velocidad media de 900 cm/s durante 7 s, y luego baja la velocidad media a 600 cm/s durante 3 s, siendo ambas velocidades en el mismo sentido: a. ¿Cuál es el desplazamiento total del recorrido en metros? b. ¿Cuál es la velocidad media del viaje completo? 2. Un camión avanza con velocidad constante en línea recta. En los tiempos t1 = 0 s y t2 = 4 s, sus posiciones son x1 = 10 m y x2 = 29 m. Determine: a. Velocidad del móvil. b. Su posición en t = 3 s. 3. El movimiento de un cuerpo viene dado por las ecuaciones: Calcula la velocidad y la aceleración en el tiempo t = 2 s. 4. Un carro va a 55 km/h, apretando el acelerador se logra que vaya a 80 km/h en un tiempo de medio minuto. Calcule:

a. La aceleración del vehículo b. La distancia recorrida en ese tiempo 5. Una lancha con motor sube a toda potencia un río a 45 Km/h y baja a 60 Km/h. Calcule la velocidad del agua del río. 6. Se le da un golpe a una pelota de golf de tal forma que su velocidad inicial forma un ángulo de 38º con la horizontal. La pelota toca el pasto a 167 m del punto en que se lanzó. Calcule: a. Su velocidad inicial b. El tiempo en que ha estado en el aire 7. Un objeto es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 33 m/s. Calcule: a. La altura máxima alcanzada. b. El tiempo que tarda en alcanzar la altura máxima. c. El tiempo mínimo que tarda en alcanzar una velocidad de 12 m/s. 8. Cierto río corre hacía el norte a una velocidad de 3.6 km/h. Una persona rema en un bote para cruzar el río con una velocidad de 5.2 km/h, en relación al agua, para el este. Determine la velocidad del bote en relación a la tierra.
Para antes del día de la actividad en el aula:
1. Formar equipo de 3 alumnos.
2. Cada equipo se pondrá de acuerdo en llevar, para el día señalado de la realización de la actividad colaborativa en el aula, lo siguiente:
a. Una cartulina u hoja de rotafolio.
b. Marcadores de colores.
3. Cada alumno entrará a la Biblioteca Digital a la base de datos ”Proquest” o “Infolatina”, y buscará los siguientes temas:
a. Leyes de Newton
b. Conceptos de inercia, fuerza, peso, etc.
c. Ejemplos donde se vean aplicadas estas Leyes de Newton.
d. Un ejemplo donde la magnitud del peso y la normal sean la misma.
4. Imprimir una lectura y elaborar un resumen para llevarlo el día de clase.
Para el día de la actividad colaborativa en el aula
I. Reúnanse en equipos.
II. Cada uno de los integrantes del equipo comentará de qué se trata la lectura que encontró en la Biblioteca Digital.
III. Por equipo, elijan la lectura que les parezca más interesante para presentarla al grupo.
IV. En la cartulina, escriban un resumen de la lectura y resuelvan uno de los siguientes problemas que el profesor asignará.

1. Un cuerpo de masa 15 kg está apoyado sobre una superficie horizontal sin fricción. Una persona jala una soga fija al bloque, en dirección horizontal, con una fuerza de 30 N.
a. Analicen cuáles son los pares de acción y reacción en las intersecciones de la mano con la soga, la soga con el bloque, el bloque con la Tierra y con el plano sobre el que está apoyado.
b. Calculen la aceleración del bloque, suponiendo despreciable la masa de la soga.
2. Se aplica una fuerza constante de 20 N a un cuerpo de 4 Kg, inicialmente en reposo. ¿Qué velocidad alcanzará y qué espacio habrá recorrido al cabo de 12 segundos?
3. ¿Qué fuerza han de ejercer los frenos de un coche de masa 550 Kg que marcha con una velocidad de 40 Km/h, para detenerlo en 20 m?
4. Con una fuerza de 120 N se eleva un cuerpo 18 m en 25 segundos. Calculen el peso de dicho cuerpo.
V. Cada equipo debe elegir al alumno que la presentará al grupo.
VI. Presenten su resumen y las respuestas al frente del grupo, pegando su cartulina en el pizarrón.
1. Formar tres equipos.
2. Cada equipo escogerá un problema de los tres primeros y otro de entre los ejercicios 4, 5 y 6. Deberán resolverlos en equipo.
3. Seleccionen dos miembros del grupo para que pasen al frente y resuelvan los ejercicios. Al terminar de exponer cada grupo, el maestro dará la solución y resolverá dudas.
4. Describan las fuerzas que actúan en tu cuerpo.
5. Describan las fuerzas que actúan en objetos del salón y dibújenlas.
6. Respondan lo siguiente:
Dos personas jalan una cuerda por sus extremos. Por la Tercera Ley de Newton, la fuerza de A sobre B es la misma que la de B sobre A. ¿Qué determina quién gana?
7. Analicen el siguiente diagrama, busquen las fuerzas y resuelvan el problema.
Un cuerpo de masa 50 kg está apoyado sobre un plano inclinado de 30°, como muestra la figura. La intensidad de la fuerza F que ejerce la soga es de 400 N. Despreciando el rozamiento, calcular el módulo de la aceleración del bloque.
8. Analicen el siguiente diagrama, busquen las fuerzas en cada objeto y resuelvan el problema.

9. El sistema de dos masas, A y B, de la figura se mueve inicialmente con una velocidad de 0.03 m/s. Las masas de A= 3 Kg y de B = 7 Kg, despreciable la de la polea. Si no existe rozamiento, ¿cuál es la aceleración del sistema?
a. En el sistema de la figura, A = 20 kg, B = 15 Kg C = 25 Kg y D = 40.
b. Analicen el siguiente diagrama, buscar las fuerzas en cada objeto.
c. Calculen la aceleración del movimiento.
d. Calculen las tensiones de las tres cuerdas.
Tarea 3 Instrucciones: 1. Un objeto de 6 kg de masa describe una trayectoria dada por la expresión donde t es el tiempo medido en segundos. Calcule la fuerza en función del tiempo que se ejerce sobre el objeto. 2. Un cuerpo se mueve con una a velocidad de 55 m/s, en cierto instante se aplica una fuerza. ¿Cuál es la fuerza aplicada al cuerpo que pesa 12300 N si este se detiene en 49 s? 3. Explique la tercera ley de Newton. 4. A un cuerpo se le aplica una fuerza constante de 52 N mediante la cual adquiere una aceleración de 3 m/s ², determine: a. La masa del cuerpo. b. Su velocidad a los 11 s. c. La distancia recorrida en ese tiempo. 5. Dos objetos iguales con masa de 450 kg están conectadas por una cuerda sin masa que pasa por unas poleas sin fricción. Si el sistema se encuentra

en reposo ¿cuál es la tensión de la cuerda? Hacer diagrama. 6. Tenemos 2 cajas de masas de mA = 11 kg y mB = 4 kg. El coeficiente de fricción entre el objeto A y la superficie es de .5. Calcule la fuerza mínima que se necesita para poner en movimiento el sistema. Haga el diagrama de fuerzas. 7. Desde una altura de 5 metros y horizontalmente se lanza un objeto con una velocidad de 7 m/s. Calcule la velocidad cuando el objeto se encuentra a 3 metros del suelo. 8. Una caja de 120 N se encuentra en reposo sobre un plano inclinado 45°. Si el coeficiente de fricción es 0.2. ¿Cuál es la fuerza de empuje paralela al plano que se necesita para subir el plano con una velocidad constante? Haga el diagrama.
I. Formar dos grupos.
II. El profesor irá repartiendo los problemas a cada equipo. Un miembro del equipo pasará al frente a resolverlo. Los compañeros de su equipo le podrán ir dando pistas al alumno que pase al frente. Si el problema está bien resuelto, ganará puntos para su equipo.
1. ¿Qué tipo de fuerzas de rozamiento conocen?
2. ¿Cómo se puede reducir el rozamiento?
3. Indicar en qué caso el rozamiento ayuda o provoca inconvenientes:
a. Al caminar.
b. En los mecanismos de un motor.
c. En los frenos de una bicicleta.
d. En los rodamientos de las ruedas de la bicicleta.
4. ¿De qué depende la fricción?
5. ¿De qué depende el valor de la fuerza de rozamiento para un mismo bloque?
6. ¿Qué le pasará al bloque si lo estiramos con una fuerza mayor que la del rozamiento?
7. Un patinador sobre nieve pesa 70Kg y lanza un cuerpo de 2 Kg con una velocidad de 12 m/s hacia delante. Describa lo que ocurrirá, sabiendo que el coeficiente de rozamiento patín-nieve es de 0.1.
8. Un camión va a 42 km/h y toma una curva de 32 m de radio, una señora que va sentada siente que se va hacia la ventana. Calcular la fuerza que ejerce la

pared sobre la señora. Suponer que no hay fricción entre la pared y la persona. La masa de la señora es de 65kg.
9. Un señor hace girar una piedra en un plano vertical, haciéndola dar 1 vuelta por segundo. La masa de la piedra es de 80 g y el radio del hilo es de 1.5 m. Calcular:
a. La tensión de la cuerda cuando la piedra está en la parte de arriba. b. La tensión en la cuerda cuando la piedra está en la parte de abajo. c. ¿Cuál es la velocidad de rotación mínima para que la piedra pueda girar sin que la cuerda se afloje?
III. Entre todo el grupo, vayan diciendo ejemplos de fuerzas en la naturaleza.
Resolver las siguientes preguntas en equipos de 4.
1. Se harán 10 papelitos.
2. El profesor pasará a un alumno al pizarrón.
3. El alumno sacará un papelito al azar y resolverá el ejercicio que corresponda a ese número y los integrantes de su equipo lo ayudarán a resolver el problema.
Problemas a resolver:
1. ¿En qué unidades se mide el trabajo?
2. ¿Cuáles son sus equivalencias?
3. ¿Qué es energía? ¿Qué clases de energía conoces?
4. ¿Qué es potencia y cuáles son sus unidades?
5. Deducir la ecuación de la energía cinética de diferente manera que la vista en clase.
6. Indicar el trabajo necesario para deslizar un cuerpo a 3 m de su posición inicial mediante una fuerza de 12 N.
7. Un cuerpo cae libremente y tarda 3 s en tocar tierra. Si su peso es de 3 N, ¿qué trabajo deberá efectuarse para elevarlo hasta el lugar desde donde cayó?
8. ¿Qué energía cinética alcanzará un cuerpo que pesa 33 N a los 25 s de caída libre?
9. ¿Con qué energía tocará tierra un cuerpo que pesa 3 kg si cae libremente desde 13 m de altura?
10. ¿Qué energía potencial posee un cuerpo de masa 8 kg colocado a 4 m del suelo?
Tarea 4 Instrucciones: 1. Un elevador de 950 kg lleva a una persona de 82 kg sobre una báscula.

Calcule la tensión del cable del ascensor y lo que señala la báscula a. Cuando el ascensor asciende con una aceleración de 2 m/s2. b. Cuando el ascensor asciende con movimiento uniforme. c. Cuando el ascensor desciende con una aceleración de 2 m/s2. 2. A un cuerpo de 34 kg se le ejerce una fuerza de 17 kg durante 8 segundos. Calcule la aceleración. 3. Una fuerza se ejerce directamente hacia arriba sobre el eje de una polea. Supongamos que la polea y la cuerda no tienen masa. Dos objetos de masas de 1.5 kg y 4 kg, están unidos por una cuerda, la cual pasa por la polea. El objeto de 5 kg está sobre el piso. a. ¿Cuál es el valor de la fuerza para que el objeto de 1.5 kg permanezca en reposo sobre el piso? b. ¿Cuál es la tensión en el cable cuando la fuerza hacia arriba sea de 120 N? c. ¿Cuál es la aceleración del objeto de 1.5 kg? 4. Supongamos que un tren está formado por una locomotora de 600 Toneladas y tres vagones de 57 Toneladas cada uno. Cuando lleva una aceleración de 4 m/seg2, calcule: a. La fuerza motriz de la máquina. b. Las tensiones a que están sometidos los enganches entre los vagones. Suponga que no hay rozamiento. 5. Una persona saca de un pozo agua con una cubeta de 40 kg de masa, realizando un trabajo de 8 kJ ¿Cuál es la profundidad del pozo? Suponga que la velocidad con la que se saca la cubeta es constante. 6. Una gota de agua (m = 3.2 x 10-5 kg) se deja caer verticalmente a una velocidad constante. Después de un rato la gota ha bajado 120 m. a. ¿Cuál es el trabajo realizado por la gravedad? b. ¿Cuál es la energía disipada por la resistencia del aire? 7. Una caja de 2.8 kg de masa es empujada una distancia de 2 m a lo largo de una mesa horizontal sin fricción con una fuerza constante de 17 N y una inclinación de 30° encuentre: a. El trabajo efectuado por la fuerza aplicada. b. El trabajo efectuado por la fuerza normal ejercida por la mesa. c. El trabajo efectuado por la fuerza de la gravedad. d. El trabajo efectuado por la fuerza neta sobre la caja. 8. Una moto de 14 kg de masa se mueve con un velocidad constante de 6 m/s calcule: a. La energía cinética si queremos que suba una pendiente. b. La altura que alcanzará.

Resuelvan lo siguiente:
1. ¿Qué es energía?
2. ¿Qué clases de energía conoces?
3. ¿Existe transformación de energía si se levanta un objeto?
4. Establecer bajo qué condiciones, el principio de conservación de energía mecánica NO es válido.
5. Dos toboganes de agua localizados sobre una alberca tienen formas diferentes, pero poseen la misma longitud y comienzan en la misma altura h. Dos personas parten del reposo al mismo tiempo en diferentes toboganes. ¿Quién llegará primero?
6. Determine la constante elástica k de un muelle, sabiendo que si se le aplica una fuerza de 0.85 N éste se alarga 3 cm con respecto a su posición de equilibrio.
7. Un cuerpo de 55 N de peso se halla en el punto más alto de un plano inclinado de 20 m de largo y 9 m de alto. Determinar:
o La energía potencial en esa posición.
o La energía cinética si cae al pié de esa altura.
o La energía cinética si cae al pié deslizándose por la pendiente.
8. Calcula la velocidad con que llegará un cuerpo a la superficie de la Tierra, al soltarlo desde una altura h de la superficie de la Tierra:
h=100m; h=10000Km.
9. Un alpinista de 80 kg puede trepar 500 m por hora en ascensión vertical. ¿Qué energía potencial gravitatoria gana este alpinista en una ascensión de 5 horas por una montaña? III. Pasarán representantes de cada equipo, de uno por uno, a resolver cada uno de los problemas.
Tarea 5 Instrucciones: 1. Un cuerpo de 280 N está cayendo con una velocidad de 2.5 m/s de una altura de 9 m del piso. ¿Cuáles son la energía potencial, cinética y mecánica? 2. Se ejerce una fuerza sobre un carro que se encuentra a una altura de 3 m, para que obtenga una velocidad, dado esto su energía inicial es de 0.2 J. El carro tiene una masa de 2 kg y desciende por una pendiente. Calcule la energía mecánica antes de bajar la pendiente y al final de bajar la pendiente. 3. Un cuerpo con una masa de 4 kg se desplaza sin fricción en un plano inclinado de 5 m de largo y 2 m de altura, determine: a. La distancia recorrida por el cuerpo, que parte del reposo, en 3 s. b. La energía cinética adquirida en 3 s. c. La disminución de la energía potencial en 3 s. 4. La constante elástica del muelle es 140 N/m. Determina la energía potencial elástica del mismo si se ha comprimido una longitud de 17 cm. 5. Un objeto de 16 kg de masa se mueve del este al oeste a una velocidad de 4 m/s. Al mismo tiempo un objeto de 9 kg de masa se mueve a una velocidad

de 2 m/s a del sur al norte. Chocan en el cruce (en el centro). Si permanecen juntos después del choque, calcule: a. La velocidad después del choque. b. El ángulo que la velocidad forma con el eje de este a oeste. 6. Dos cuerpos de 4 kg y 7 kg, se mueven con velocidades de 2 m/s y 3 m/s, respectivamente, interactúan en un choque frontal. Si después del choque permanecen juntos, calcule la velocidad resultante si iban en el mismo sentido alcanzando el más rápido al más lento. 7. Un carro con una masa de 1400 kg choca contra una barda. La velocidad inicial de este es de 15 m/s, la velocidad final es de 2 m/s. Encuentre el impulso debido al choque. 8. Una persona golpea con su raqueta una pelota de 40 g, supongamos que la pelota sale de la raqueta en un ángulo de 2º y recorre 8 m para llegar a la misma altura en el otro lado de la cancha, calcule el impulso.
Tarea 6 Instrucciones: 1. Dos partículas de masas 3 kg y 5 kg se mueven en línea recta de tal manera que la menos pesada alcanza a la otra. Sus velocidades son 4.5 m/s y 3.5 m/s, respectivamente. Si realizan un choque perfectamente elástico. Encuentre a. La velocidad del centro de masa. b. La energía cinéticas inicial. 2. Un objeto 5 kg se desliza sobre una mesa horizontal sin fricción a una velocidad inicial de 13 m/s, frente a él moviéndose en la misma dirección y sentido contrario se encuentra un objeto de 7.5 kg cuya velocidad inicial es de 5 m/s, éste tiene unido un resorte en su parte posterior, cuya constante elástica es k = 1310 N/m, ¿cuál es la máxima compresión del resorte cuando los cuerpos choquen? 3. Una bola de billar que se mueve con cierta velocidad inicial choca de costado con otra, que se encontraba detenida. Si después del choque la primera bola se mueve 25º respecto a su dirección inicial, calcule la desviación de la otra bola. Suponga que el choque es elástico. 4. Una bala de 12 g es disparada a un pedazo de madera de 2 kg que cuelga de una cuerda. El impacto de la bala hace que el pedazo de madera se eleve una altura de 9 cm del nivel inicial. Calcule la velocidad con la que golpea la bala en el pedazo de madera. 5. Un bloque de 6 kg se encuentra sobre un disco horizontal de 12 kg que tiene un radio de 50 cm que gira alrededor de un eje vertical que pasa por su centro. El bloque se encuentra a 35 cm del centro del disco y todo el conjunto está inicialmente en reposo. Aplicamos una fuerza constante de 7 N en el borde del disco. Calcule la velocidad angular del disco en función del

tiempo. 6. Una persona, con una pesa de 4 kg en cada mano, está en una plataforma que gira. Se pone en rotación alrededor de un eje vertical dando una vuelta cada 2 s. La distancia inicial del eje a cada pesa es de 80 cm. Suponga que el momento de inercia del estudiante es constante e igual a 6 kgm2. Si la plataforma al girar no tiene rozamiento, calcule la velocidad angular del sistema cuando la persona encoge los brazos, la distancia al final es de 20 cm. 7. Un satélite de comunicaciones es un cilindro uniforme que tiene una masa de 1600 kg y un diámetro de 1.3 m. Antes de lanzarlo desde la plataforma del taxi espacial, se le hace girar a razón de 1.6 rev/s en torno al eje del cilindro. Calcule la energía cinética de rotación del satélite. 8. Una regla de 2.2 metros tiene una masa de 0.8 kg y gira en torno a un eje perpendicular a la regla. Calcule la inercia de rotación.
I. Un satélite artificial de 180 kg. gira en una órbita circular a una altura h sobre la superficie de la Tierra. Sabiendo que a esa altura el valor de la aceleración de la gravedad es la mitad del valor que tiene en la superficie terrestre, calcular:
a. La velocidad del satélite
b. Su energía mecánica
II. Se coloca un satélite de 1100 kg. en una órbita circular a 300 km de la superficie terrestre. Calcular:
a. La velocidad lineal.
b. La aceleración radial.
c. El período de la órbita
d. El trabajo que se requiere para poner en órbita el satélite.
III. El Cometa Halley se mueve en una órbita elíptica alrededor del Sol. En el perihelio (posición más cercana al Sol) el cometa está a 8x107 km del Sol y en el afelio (posición más alejada del Sol).
a. ¿En cuál de estos dos puntos tiene el cometa mayor velocidad?
b. ¿En cuál de estos dos puntos tiene el cometa mayor aceleración?
c. ¿En qué punto tiene mayor energía potencial?
d. ¿En qué punto tiene mayor energía mecánica?
IV. La masa del planeta de Júpiter es 318 veces la de la Tierra y su diámetro es 11 veces mayor. Calcular el peso en Júpiter de un astronauta que pesa 700 N en la Tierra.
V. Calcular la velocidad angular de rotación con que debe girar un satélite artificial alrededor de la Tierra, para que lo haga en una órbita cuyo radio sea el doble que el radio de la Tierra (radio de la Tierra 6370 km.).
Instrucciones

 Definir qué es una fuerza de rozamiento.  Definir el coeficiente de fricción estático.  Definir fuerza de fricción estática matemáticamente.  En un plano inclinado ¿qué ocurre si la masa del objeto es menor que la fuerza de fricción?  Si se cambia el ángulo de inclinación, ¿qué ocurre con la fuerza normal?  Encontrar las ecuaciones.  ¿La fuerza de fricción estática depende del coeficiente de fricción estático? ¿Por qué?  Dados los valores obtenidos, compárelos con valores encontrados en las tablas de tu libro.  ¿Cuánto fue la diferencia?  ¿Cuál fue el valor más cercano al de la tabla?  ¿Por qué crees que ocurren estas diferencias?

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