EJERCICIOS UNIDAD I

Medición y vectores

EJERCIO I: expresar en Notación científica las siguientes cantidades:

a) el tiempo que tarda la tierra en girar sobre sí misma: 86400 sg

b) intervalo entre dos latidos del corazón 1 sg

c) masa del sol: 600.000.000.000.000.000.000.000.000.000 Kg

d) área superficial de la tierra

EJERCIO II. Convertir a la unidad indicada.

a) Himalia el mayor de los satélites de Júpiter posee un área superficial de 90.790 Km², expresar la superficie en m².

b) 470.000 mm en Pulgadas

c) 20 lb/pulg² en Kg/m²

d) 50 Hm en Yarda

EJERCIO III. Clasificar las siguientes cantidades entre Vectoriales y Escalares, luego explique la diferencia entre ambas clases.

Volumen ___________ Fuerza ____________

Longitud ___________ Aceleración ____________

Masa ___________ Velocidad ____________

Tiempo __________ Peso ____________

EJERCIO IV. Hallar el vector resultante de acuerdo con la información proporcionada.

a) a→

+b→

b) b→

−a→

c) Hallar la suma de los vectores c y d , gráfica y analíticamente, sabiendo que c=7u, en dirección 30° respecto al semiejepositivo de las x y d=2u, en dirección 60° respecto al semieje negativo de las x.

EJERCIO V. Hallar las componentes rectangulares de los vectores descritos:

a) b) Un Vector F=6 u, con dirección 48° al sureste.

EJERCIO VI. Calcular el vector resultante de la figura a través de componentes

EJERCICIOS UNIDAD II

CINEMÁTICA

Movimientos rectilíneo uniforme, uniformemente variado y caída libre

EJERCIO I. De acuerdo con el gráfico, calcular el desplazamiento en cada intervalo, el desplazamiento total y el espacio total recorrido.

EJERCIO II. Si un golfista logra un hoyo en 3 sg después de golpear la pelota, si la pelota viaja con una rapidez media de 0,8 m/sg. ¿A qué distancia se encontraba del hoyo?

EJERCIO III. Un auto se mueve por una carretera de acuerdo con el siguiente gráfico:

a- describe el movimiento del autob- ¿Qué distancia recorrió?c- ¿Cuál fue su desplazamiento?

EJERCIO IV. El sonido se propaga en el aire con una velocidad de 340 m/s. ¿Qué tiempo tardará en escucharse el estallido de un cañón situado a 15 Km?

EJERCIO V. Un tren que inercialmente viaja a 16m/sg recibe una aceleración constante de 2m/s2, ¿Qué tan lejos viajará en 20s? ¿Cuál será su velocidad final?

EJERCIO VI. ¿Qué velocidad inicial debería tener un móvil cuya aceleración es de 2m/s2 para alcanzar una velocidad de 90Km/h a los 4s de su partida?

EJERCIO VII. Un avión aterriza en la cubierta de un portaaviones a 200 mill/h, y es detenido a 600 pies de altura. Calcular la aceleración y el tiempo que se requiere para detenerlo.

8) Se lanza una piedra verticalmente hacia arriba con velocidad de 15m/s.

Calcular:

a- El tiempo de subida de la piedrab- La altura máxima que alcanza

EJERCIO IX. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba y alcanza una altura de 100m. ¿Con que velocidad se lanzó?

EJERCIO X. Una piedra se deja caer libremente al fondo de un precipicio de 90 m de altura. ¿Con qué velocidad se debe lanzar dos segundos después otra piedra para que alcance a la primera antes de tocar al piso? ¿Cuál es la velocidad de llegada de la piedra? ¿Cuánto dura en el aire la segunda piedra?

TALLER UNIDAD III

MOVIMIENTOS EN EL PLANO: Semiparabólico, Parabólico y Circular

EJERCIO I. Desde un bombardero que viaja a una velocidad horizontal de 420 Km/h a una altura de 3500m, se suelta una bomba con el fin explotar un objetivo que está situado sobre la superficie de la tierra. ¿Cuántos metros antes de llegar exactamente encima del objetivo debe ser soltada la bomba, para dar en el blanco?

EJERCIO II Un avión que vuela horizontalmente a una altura de 2 Km y con una velocidad de 194,44m/sg sufre una avería al desprendérsele un motor. ¿Qué tiempo tarda el motor en llegar al suelo?, ¿cuál es su alcance horizontal?, ¿con qué velocidad llega al suelo?

EJERCIO III. Un jugador de tejo lanza el hierro con un ángulo de 18° y cae en un punto situado a 18 metros del lanzador. ¿Qué velocidad le proporcionó al tejo?

EJERCIO IV. Un cañón dispara un proyectil con una velocidad inicial de 360 m/s y un ángulo de inclinación 30°. Calcular:

a. La altura máxima que alcanza la flecha.

b. El tiempo que dura en el aire.

c. El alcance horizontal de la flecha.

EJERCIO V. De arriba de una torre se lanza una piedra con velocidad horizontal 30m/s. la piedra alcanza el suelo una distancia de 120m, con respecto a la base de la torre.

Calcular: a) el tiempo de vuelo. b) La altura de la torre. c) la velocidad vertical y horizontal al llegar al suelo. d) La magnitud y dirección de la velocidad final

EJERCIO VI. Un cuerpo realiza 240 vueltas describiendo una circunferencia de 3.5 metros de diámetro, calcular el valor de su velocidad tangencial, de su velocidad angular y su aceleración centrípeta.

EJERCIO VII. Las poleas de la figura están ligadas por medio de una correa

Si la polea de mayor radio da 12 vueltas en 4 segundos, calcular la frecuencia de la polea de menor radio.

EJERCIO VII. Una rueda de esmeril que gira inicialmente con una velocidad angular de 6 rad/sg, recibe una aceleración constante de 2 rad/sg2

a) ¿cuál es el desplazamiento angular en 3 seg?

b) ¿cuál es su velocidad angular final?

EJERCIO IX. ¿Cuál es la aceleración centrípeta que actúa sobre una persona que está situada en el ecuador? (r=6400km).

UNIDAD IV

DINÁMICA Y ESTÁTICA

EJERCIO I. Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas de 95 N y 120 N, calcular la fuerza resultante sobre el cuerpo si: a) las fuerzas actúan horizontalmente en el mismo sentido y en sentido contrario. b) éstas actúan perpendicularmente. c) las fuerzas actúan formando entre si un ángulo de 60°.

EJERCIO II. Sobre un plano inclinado, que forma un ángulo de 45° con la horizontal, resbala un cuerpo de peso “p”, con velocidad constante. A) dibujar el diagrama de las fuerzas que actúan sobre el bloque. B) Escribir las ecuaciones de equilibrio del bloque. c) Deducir el coeficiente de rozamiento dinámico, entre el bloque y el plano.

EJERCIO III. Sobre un plano horizontal, se empuja con una fuerza horizontal de 4N, y con velocidad constante, un cuerpo de 1 Kg de masa. ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento del plano, respecto al cuerpo?

EJERCIO IV. Un plano inclinado de 5 m de longitud, tiene un extremo a una altura vertical de 3 m, respecto al otro extremo. Se coloca un peso de 10 N sobre el plano y se nota que, lanzado hacia abajo la velocidad se mantiene constante. A) ¿Cuáles son las fuerzas normal y de rozamiento que ejerce el plano? B) ¿cuál es el coeficiente de rozamiento entre el plano y el cuerpo?

EJERCIO V. Dos bloques de 20 Kg y 40 Kg están ligados por una cuerda y se deslizan por un plano inclinado que forma un ángulo de 30° con la horizontal (ver figura). Si el coeficiente de rozamiento cinético para el bloque de 20 Kg es de 0.25 y el coeficiente de rozamiento cinético para el cuerpo de 40 Kg es de 0,5. Calcular:a. El valor de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpob. La aceleración de los bloquesc. la tensión de la cuerda.

EJERCIO VI. Considere a un resorte de longitud natural 10 cm. Cuando de él cuelga un peso de 3 N, su longitud total es de 15 cm. ¿cuál es la constante de elasticidad del resorte?

EJERCIO VII. Al resorte anterior le cuelga un peso total de 4,2 N. ¿cuál es la longitud total del resorte?

EJERCIO VIII. Una piedra de 1 Kg atada a una cuerda, describa un círculo horizontal de 2 m de radio, con una velocidad de 10 m/s. Calcular la tensión de la cuerda.

EJERCIO IX a) ¿Cuál es la suma de las fuerzas representadas en la figura 1? B) ¿cuál es la suma de los momentos de fuerzas, respecto al punto O?

fig. 1

fig.2

EJERCIO X a) ¿Cuál es la suma de las fuerzas representadas en la figura 2? B) ¿Cuál es la suma de los toques, respecto al punto O?

a) ¿Cuál es la suma de los momentos de fuerza respecto al punto A? b) ¿Cuál es la suma de los momentos de fuerza respecto al punto B?

EJERCIOXI. Determinar la fuerza ejercida por la barra y la fuerza de tensión de la figura

UNIDAD V

Trabajo Potencia y Energía

EJERCIO I. De acuerdo con la figura, calcular el trabajo realizado por la fuerza, sobre el cuerpo.

EJERCIO II. Una persona sube con una velocidad constante un cuerpo de 35 Kg a una altura de 12 m. Calcular la potencia consumida, si este trabajo lo realiza en 8 segundos.

EJERCIO III. Un motor tiene una potencia de 20 Kw. ¿Con qué velocidad subirá una plataforma de 800 Kg de masa?

EJERCIO IV. ¿Qué trabajo realiza una fuerza de 15 N, cuando se desplaza un cuerpo 13 m en la dirección en la dirección en que se aplicó?

EJERCIO V. Una fuerza de 40 N arrastra un cuerpo de 5 kg de masa, inicialmente en reposo, una distancia de 4m. ¿Cuál es la energía cinética y la velocidad final de cuerpo?

EJERCIO VI. Un bloque de 9 kg es empujado mediante un plano horizontal mediante una fuerza que forma hacia arriba un ángulo de 30° respecto a la horizontal. Si el coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque es de 0.25 y el bloque se mueve con velocidad constante. Calcule el trabajo realizado por la fuerza externa, por la fuerza de rozamiento y el trabajo neto.

EJERCIO V. La constante de elasticidad de un resorte es de 24N/m. calcula la energía potencial elástica que posee un cuerpo de 5 kg sujeto al resorte que se desplaza 0.8 m de su punto de equilibrio.

EJERCIO VI. Un bloque de 12 kg es empujado sobre un plano inclinado que forma un ángulo de 38° con la horizontal hasta una altura de 4 m, mediante una fuerza es de 480 N paralela a la superficie del plano, si el coeficiente entre el bloque y el plano es 0.18. Calcular: a) El trabajo realizado por cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. b) El trabajo neto realizado.

EJERCIO VII A una máquina que levanta piedras se comunica un trabajo de 5000 j. si el rendimiento de la máquina es del 80%, ¿cuál es el trabajo que realiza la máquina?, ¿hasta qué altura podría levantar una piedra de 100kg, con velocidad constante?

EJERCIO VIII. ¿Qué trabajo se debe realizar para detener un cuerpo de 100 kg que viaja a la velocidad de 18 km/h?

EJERCIO IX. Un conductor de masa 50 kg, maneja un automóvil con velocidad 20 m/sg. a) ¿Cuál es la energía cinética del conductor respecto a la carretera? b) ¿Cuál es la energía cinética con respecto al automóvil?

EJERCIO X. Un automóvil, de masa 735 kg, se mueve con velocidad constante de 72 km/h, por una carretera de coeficiente de rozamiento 0,2. ¿Cuál es la potencia del motor del automóvil?

EJERCIO XI. Un cuerpo de masa 4 kg parte sin velocidad inicial del punto A de una pista, que es un cuadrante del círculo de radio 7 m y llega al punto B, con velocidad de 10 m/sg. (ver figura). ¿Cuál es el trabajo de la fuerza de rozamiento?

UNIDAD VI

IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO

EJERCIO I. Un objeto de 5 Kg de masa tiene una velocidad de 10 m/s y forma un ángulo de 37°con el eje x; calcular: la cantidad de movimiento del objeto y sus componentes horizontal y vertical.

EJERCIO II. Una pelota de tenis de 0,1 Kg de masa, con velocidad horizontal de 3 m/sg, golpea una raqueta y sale verticalmente con velocidad de 4 m/s. Calcular la variación de la cantidad de movimiento de la pelota. Si el tiempo de interacción de la pelota con la raqueta, fue de 0,01 sg ¿cuál es la fuerza media que ejerce la raqueta?

EJERCIO III. Para lavar un automóvil se utiliza una manguera de jardín por la cual salen 5 kg de agua por segundo, con velocidad de 20 m/s. Admitiendo que el agua después del choque no rebota, ¿Cuál es la fuerza media que ejerce el agua sobre el automóvil?

EJERCIO IV. Un bloque de 6 Kg de masa y 20 m/sg de velocidad, choca con otro bloque de 4 Kg de masa que lleva una velocidad de 15 m/s, quedan unidos después del choque. ¿Cuál es la velocidad del conjunto Si los dos bloques iban en la misma dirección?, y cuál si van en direcciones opuestas?

EJERCIO V. Una granada de 5Kg de masa en reposo, explota en dos partes. Una de ellas de 3 Kg, sale disparada con velocidad de 10 m/sg. A) cuál es la velocidad de la segunda parte de la granada? B) se considera la misma situación, pero la granada tenía una velocidad de 14 m/sg en la misma dirección den la primera parte.

EJERCIO VI. Se lanza una piedra hacia arriba con cierta velocidad, por lo tanto con cierta cantidad de movimiento. En el punto más alto de su trayectoria su velocidad es cero, lo que indica que su cantidad de movimiento es cero. ¿Por qué no se conserva la cantidad de movimiento?

EJERCIO VII. Una pelota de 40 g avanza horizontalmente hacia una pared con una velocidad de 5 m/s, chaca contra esta y regresa horizontalmente con la misma velocidad; calcular: a) el impulso de la pelota. B) la fuerza media que la pared ejerció a la pelota, si la interacción tuvo una duración de 0,01 sg.

EJERCIO VIII. Sobre un cuerpo de 280 g que se encuentra inicialmente en reposo, se ejerce un impulso de 5,4 N.sg. calcular la velocidad que adquiere.

UNIDAD VII

MECÁNICA DE FLUIDOS

EJERCIO I. La densidad de un cubo de 8cm3 es 2 gr/cm3, ¿Cuál es el valor de su masa?

EJERCIO II. El bloque de madera flota parcialmente sumergido en H2O (ver figura). ¿Cuál es la densidad del bloque?

EJERCIO III. Determinar el volumen de una persona que pesa 70kg y flota en el agua casi completamente sumergida.

EJERCIO IV. Un bloque de madera de 2 Kg, tiene 30 cm de ancho, 42 cm de alto y 54 cm de largo. Calcular: a) La presión que cada una de las caras del bloque sobre una superficie en la que se apoya. b) la densidad del bloque.

EJERCIO V. Se tiene un tubo en U de diferentes secciones. El pistón de la sección menor es de 25cm2 y el pistón de mayor sección es de 100cm2. Si sobre el pistón de 25cm2 se ubica una pesa de 3N (ver figura), calcular la pesa que se debe colocar sobre el pistón de mayor tamaño para que queden a la misma altura.

EJERCIO VI. En una piscina de 3 metros de profundidad el agua está a 30 cm por debajo del borde, ¿cuál es la presión ejercida por el agua en el fondo de la piscina?

EJERCIO VII Determinar el volumen de un objeto que pesa 200gr en el aire y 80 gr en el agua.

EJERCIO VIII. Un bloque metálico pesa 176.400 d en el aire y experimente un empuje de 39.200 d cuando se sumerge en agua. ¿Cuál es el volumen y la densidad del metal?

EJERCIO IX. Un tubo cilíndrico horizontal, de radio 10 cm, se estrecha hasta la mitad de su radio origina (ver figura). Cada segundo sale de la parte estrecha π litros de agua.

Determinar: a) la velocidad del agua en la parte estrecha. b) La velocidad del agua en la parte más ancha. C) La diferencia de presión entre los puntos 1 (parte ancha) y 2 (parte estrecha).

EJERCIO X. El recipiente de la figura contiene agua. Determinar la velocidad con que sale el agua.

EJERCIO XI. Un bloque de material, de densidad 0,6 g/cm³, flota con las 3 cuartas partes sumergidas en un líquido. Determinar la densidad del líquido.

EJERCIO XII. El corazón lanza 64 cm³ de sangre por segundo en la aorta, de sección 0,8 cm². A la salida de la aorta la sangre se expande a 5 millones de capilares, cada uno de sección 4 * 10^7 cm². ¿Cuáles son las velocidades en la aorta y en los capilares?

UNIDAD VIIICALOR Y TEMPERATURA

EJERCIO I. Una botella de leche se encuentra a una temperatura de 12°C, se le suministra calor y se lleva a una temperatura de 62°C. ¿Cuál es la variación de la temperatura en las escalas Fahrenheit y Kelvin?

EJERCIO II. Una Varilla de Cobre de 1 m de longitud (αcu=16x10-6°C-1), se calienta incrementando su temperatura en 10 °C. ¿Cuál es la variación de la longitud?

EJERCIO III. Una esfera de latón (∝=20x10-6 °C-1) de radio de 10 cm a 0 °C se calienta a 500 °C. ¿A esta temperatura cuál será el radio de la esfera?

EJERCIO IV. Hallar la capacidad calórica de un cuerpo que cede 1.080ncal, cuando su temperatura baja de 40°C a 16°C.

EJERCIO V. Cuantas calorías se deben suministrar, para convertir 10gr de agua a 20°C en vapor a 100°C (cH20=1cal/g°C; y L=539cal/g).

EJERCIO VI. Se mezclan 10 gr de agua a 100 °C con 50 gr de agua a 0 °C (cH2O=1 cal/gr °C). ¿Cuál es la temperatura final del sistema?

EJERCIO VII. Un bloque de cobre (c=0,093cal/°C.g) de 75gr, se saca de un horno y se hecha en un depósito de vidrio (c=0,12 cal/°C.g) de 300 gr que contiene 200 gr de agua. La temperatura del agua se eleva de 12°C a 27°C. ¿Cuál es la temperatura del horno?

EJERCIO VIII. Se introducen 500 gr de petróleo, de calor específico 0,1 cal/g°C a 100° C, en un calorímetro que contiene 200 gr de agua, a 25°C. Si no se tiene en cuenta el calorímetro, ¿Cuál es la temperatura final del sistema?

EJERCIO IX. Se aumenta la presión en un gas de 10 N/m2 a 100 N/m2, mientras que su volumen de 5 litros, permanece constante, ¿cuál es el trabajo que realiza el gas?

EJERCIO X. En cierto proceso se le suministra a un sistema 500 cal y al mismo tiempo se realiza sobre el sistema un trabajo de 120 J. ¿En cuánto se incrementa su energía interna?

EJERCIO XI. Un gas cuyo volumen inicial es 6 litros se comprime, a presión atmosférica constante, hasta ocupar un volumen de 2 litros. ¿cuál es el trabajo que realiza el gas?

EJERCIO XII. En un motor de Carnot opera entre 400 y 300 K y ceden al foco de menor temperatura 3.000 calorías. a) ¿Cuál es el rendimiento de esta máquina? b) ¿cuál es la cantidad de calor que la máquina recibe del foco caliente? c) cuál es el trabajo que realiza la máquina?

BIBLIOGRAFÍA

Textos

CASTAÑEDA, G. y Rojas M (2013). Módulo de Física I. Bogotá. Ed. Géminis

Tippens, P. E. (1993). Física 1: Conceptos y plicaciones Tippens. México: McGrawHill Interamericana.

VALERO, M. (1996). Física Fundamental 1. Bogotá: Norma.

VILLEGAS, M. y. (1987). Física Investiguemos 10. Bogotá: Voluntad.