Física I Ing. Qca. - Ing. Alimentos

M.A.S. (PARCIAL DE COLOQUIO)

PROBLEMA N° 1: Una plataforma horizontal ejecuta un movimiento armónico simple en dirección vertical, con una frecuencia de 8/ Hz y una amplitud de 10 cm. Cuando la plataforma se encuentra en el punto más bajo de su trayectoria, se coloca un pequeño cuerpo sobre ella. (a) ¿En qué posición de la plataforma dejará el cuerpo de estar en contacto con ella? (b) ¿Hasta qué altura ascenderá el cuerpo por encima de la posición más alta alcanzada por la plataforma?

PROBLEMA N° 2: Un péndulo de 24,85 cm de longitud es llevado lateralmente a cierto ángulo y se libera. Cuando la bola pasa por el punto central, la tensión en la cuerda es de un 6,8% mayor que el peso de la bola. (a) ¿Cuál era el ángulo original del desplazamiento, cuando el péndulo fue liberado? (b) ¿Cuánto vale el periodo? (c) ¿Cuánto vale la velocidad en el punto de equilibrio?

PROBLEMA Nº 3: En una catedral hay una lámpara que cuelga desde el techo de una nave y que se encuentra a 2 m del suelo. Se observa que oscila levemente con una frecuencia de 0,1 Hz. ¿Cuál es la altura “h” de la nave?

PROBLEMA Nº 4: Un adorno navideño con forma de esfera hueca de masa M = 0.015 kg y radio R = 0.050 m se cuelga de una rama con un lazo de alambre unido a la superficie de la esfera. Si el adorno se desplaza una distancia corta y se suelta, oscila como péndulo físico con fricción despreciable. Calcule su periodo.

PROBLEMA Nº 5: En la Figura se representa la posición en función del tiempo de un cuerpo de masa m = 0,5 kg, que realiza una oscilación armónica en torno al origen de coordenadas. (a) Calcular la velocidad en el punto X = - 0,1 m. (b) ¿Cuánto vale la constante de elasticidad?

PROBLEMA Nº 6: Un muelle ideal de constante k = 500 N/ m se encuentra colgado del techo de la cabina de un ascensor, que posee una velocidad de régimen, tanto en el ascenso como en el descenso de 4 m/s, tardando 1 s en adquirirla para arrancar o en detenerse del todo en las paradas. Al muelle le colgamos un cuerpo de 10 kg de masa. Calcular: (a) El alargamiento del muelle durante el arranque para ascender, contado desde la posición de equilibrio. (b) Lo mismo en el momento de detenerse.

PROBLEMA N° 7: Una partícula P de 2 unidades de masa se mueve a lo largo del eje X atraída hacia el origen O por una fuerza cuyo módulo es 8X (ver figura). Si inicialmente se encuentra en movimiento en X = 20, hacia la derecha, con una velocidad de V = 30, determinar: (a) la amplitud del movimiento, (b) el periodo.

PROBLEMA N° 8: El bloque de la figura, de 100 g de masa, oscila con MAS de amplitud A = 6 cm. En el instante en que pasa por su posición de equilibrio se deja caer verticalmente

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sobre el bloque una masa de barro de 100 g de masa, quedando adherida a él. Si K = 4 N/m, determinar los nuevos valores del periodo y de la amplitud.

PROBLEMA Nº 9: Una masa M unida a un resorte oscila con un periodo de 2 s. Si la masa se incremente en 2 kgs, el periodo se incrementa en un segundo. Encuentra la masa inicial M.

PROBLEMA Nº 10: Dos bloques (m = 1 kg y M = 11 kg) y un resorte (k = 300 N/m) se disponen sobre una superficie horizontal lisa, como se muestra en la figura. El coeficiente de fricción estática entre ambos bloques es 0,4. ¿Cuál es la máxima amplitud posible del movimiento armónico simple si no debe ocurrir deslizamiento entre ambos bloques?

PROBLEMA Nº 11: La energía total de una partícula que ejecuta un MAS de periodo

2 es 0,256 J. El desplazamiento de la partícula a un tiempo de p/4 s es .

Calcular la amplitud del movimiento y la masa de la partícula.

PROBLEMA Nº 12: Una partícula realiza un MAS con periodo de 16 s. Al tiempo t = 2 s, la partícula pasa por el origen, mientras que a t = 4 s, su velocidad es 4 m/s. Determinar la amplitud del movimiento.

PROBLEMA Nº 13: Un objeto de 12 kg cuelga del extremo de un muelle de constante elástica 300 N/m. Iniciamos las oscilaciones libres del sistema comunicando al objeto una velocidad inicial hacia abajo de 50 cm/s. (a) Calcular la frecuencia y el periodo de las oscilaciones. (b) Determinar la amplitud de las oscilaciones. (c) Expresar la elongación en función del tiempo. (d) Si inicialmente hubiéramos comunicado al objeto una velocidad mayor, indíquense cuales de las magnitudes anteriores se modificarán y de qué forma, justificando las respuestas.

PROBLEMA Nº 14: Un reloj de péndulo que ha sido cuidadosamente ajustado para marcar el tiempo correcto en un lugar donde g = 9.823 m/s2 retrasa 40 s por día cuando se lleva a otro lugar geográfico. ¿Cuánto vale g en ese lugar?

PROBLEMA Nº 15: Sobre una pista de aire horizontal sin fricción, un deslizador oscila en el extremo de un resorte ideal, cuya constante de fuerza es 2,50 N/cm. En la figura la gráfica muestra la aceleración del deslizador en función del tiempo. Calcule: (a) la masa del deslizador; (b) el desplazamiento máximo del deslizador desde el punto de equilibrio; (c) la fuerza máxima que el resorte ejerce sobre el deslizador.

PROBLEMA Nº 16: Un oscilador armónico tiene frecuencia angular y amplitud A. (a) Calcule la magnitud del desplazamiento y de la velocidad cuando la energía potencial elástica es igual a la energía cinética. (b) ¿Cuántas veces sucede eso en cada ciclo? ¿Cada cuándo sucede? (c) En un instante en que el desplazamiento es igual a A/2, ¿qué fracción de la energía total del sistema es cinética y qué fracción es potencial?

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PROBLEMA Nº 17: Dentro de un vehículo de prueba de la NASA, se tira de una esfera de 3,50 kg mediante un resorte ideal horizontal que está unido a una mesa sin fricción. La constante de fuerza del resorte es de 225 N/m. El vehículo tiene una aceleración constante de 5.00 m/s2, y la esfera no oscila. De repente, cuando la rapidez del vehículo llega a 45,0 m/s, sus motores se apagan, eliminando así su aceleración pero no su velocidad. Calcule: (a) la amplitud, (b) la frecuencia de las oscilaciones resultantes de la esfera. (c) ¿Cuál será la rapidez máxima de la esfera en relación con el vehículo? PROBLEMA Nº 18: Este procedimiento se utiliza realmente para “pesar” a los astronautas en el espacio. Se une una silla de 42,5 kg a un resorte y se le deja oscilar cuando está vacía, tardando 1,30 s en efectuar una vibración completa. En cambio, con un astronauta sentado en ella, sin tocar el piso con sus pies, la silla tarda 2,54 s en completar un ciclo. ¿Cuál debe ser la masa del astronauta?