FÍSICA Semana N° 19
Repaso
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Problemas de Física: Repaso y Ejercicios Resueltos
En la semana número 19, nos centraremos en problemas de repaso para el cuarto examen, resolviendo ejercicios interesantes relacionados con la cinemática. Comenzaremos con el problema número dos, que trata sobre la posición de una partícula en movimiento y su desplazamiento entre dos instantes de tiempo. Luego, analizaremos el problema número cuatro, que involucra el movimiento rectilíneo de un cuerpo y la determinación de su velocidad en un punto específico.
Continuaremos con el problema número seis, que combina dos aspectos de la cinemática y requiere calcular la aceleración de un móvil. Finalmente, abordaremos el problema número ocho, donde encontraremos la rapidez inicial y el ángulo de tiro de un proyectil en movimiento parabólico. A través de ejercicios resueltos paso a paso, obtendremos las respuestas y las explicaciones detalladas para cada problema.
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Problemas de movimiento circular, dinámica, ley de gravitación y estática
Se resuelve un problema de movimiento circular en el que se pide calcular la rapidez lineal de un estudiante sentado en un disco de un parque de diversiones. Se aplica la fórmula de la rapidez lineal igual a la velocidad angular por el radio de giro. También se utiliza la relación entre la aceleración centrípeta, la rapidez lineal y el radio.
Seguidamente, se analiza un problema de dinámica en un plano inclinado donde se pide encontrar el coeficiente de rozamiento cinético. Primero, se halla la aceleración del bloque aplicando las ecuaciones cinemáticas con los datos de distancia recorrida y tiempo. Luego, se grafican las fuerzas actuantes y se descomponen en componentes paralelas y perpendiculares. Finalmente, se aplica la segunda ley de Newton para calcular la fuerza de fricción y de ahí el coeficiente de rozamiento.
Posteriormente, se resuelve un problema de gravitación universal donde se pide calcular la gravedad en la superficie lunar y el peso de una persona en la Luna. Se aplican las relaciones dadas de masa y radio de la Luna respecto a la Tierra para hallar la gravedad lunar como una fracción de la terrestre. Luego se usa la ecuación del peso para determinar el peso de la persona.
A continuación, se analiza una situación de equilibrio de una barra sujeta a un pivote y una cuerda. Se identifican las 3 fuerzas actuantes, se grafican formando un triángulo cerrado y se aplican relaciones trigonométricas en el triángulo para calcular la fuerza ejercida por el pivote.
Finalmente, se resuelve un problema de trabajo en el que un bloque se desplaza de B a A con una fuerza constante actuando. Se deduce que el trabajo es negativo al oponerse la fuerza al movimiento. Luego, aplicando trabajo neto igual a cero por velocidad constante, se halla el trabajo de la fuerza como opuesto al de la gravedad.
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En el problema 21 se explica cómo calcular la cantidad de electrones transferidos a partir de la carga eléctrica, utilizando la carga del electrón. También se explica el proceso de electrización por frotamiento entre un paño de lana y una varilla de vidrio.
En el problema 23 se calcula la carga almacenada en un condensador equivalente conectado a una fuente, aplicando las fórmulas para condensadores en serie. Se enfatiza que la capacitancia se mide en microfaradios.
Para el problema 25 se aplica la ley de Ohm, analizando un circuito con un foco y distintas fuentes de voltaje. Se identifica cuándo las proposiciones sobre voltaje, corriente y resistencia son verdaderas o falsas.
En el problema 27 se calcula la fuerza magnética y la tensión en los hilos de sujeción de una varilla conductora dentro de un campo magnético, mediante la ley de Laplace y considerando las fuerzas en equilibrio.
El problema 29 es sobre inducción electromagnética. Se calcula la fuerza electromotriz inducida y la corriente en una bobina rotando en un campo magnético, aplicando las fórmulas de Faraday y de Ohm.
Finalmente, en el problema 31 se halla la corriente inducida en una espiral cuadrada con variación de campo magnético en el tiempo. Se aplican conceptos de flujo magnético y se grafica la variación del campo.
En todos los problemas se enfatiza el uso correcto de unidades y la identificación de claves de respuesta. De esta manera se prepara a los estudiantes en temas fundamentales de electricidad y magnetismo para su ingreso a estudios superiores.
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Abordaremos una serie de problemas de física relacionados con diferentes temas. Comenzamos con el problema número 33, que trata sobre el movimiento armónico simple de un cuerpo de masa 0.5 kilogramos, expresado en metros y segundos. Se nos pide determinar la energía cinética máxima. Utilizamos las fórmulas de velocidad máxima y aceleración máxima para calcular la energía cinética máxima, considerando la frecuencia angular y la amplitud del movimiento.
Continuamos con el problema número 35, donde se plantea un sistema de oscilación de un bloque de masa 0.075 kilogramos en un resorte y otro bloque de igual masa que oscila como un péndulo simple. Se nos pide encontrar el valor de la constante del resorte para que los periodos de ambos sistemas sean iguales. Aplicamos las fórmulas de periodo para el sistema bloque-resorte y para el péndulo simple, y planteamos una ecuación para encontrar la constante del resorte.
Luego, abordamos el problema número 37, que presenta una onda armónica propagándose hacia la izquierda a lo largo de una cuerda. Se nos proporciona la frecuencia de la onda y se plantean tres proposiciones sobre el periodo de la onda, la longitud de onda y la velocidad de propagación. Utilizando los conceptos de nodos, crestas y valles, y las fórmulas relacionadas con el periodo, la longitud de onda y la velocidad de propagación, evaluamos la veracidad de cada proposición.
Finalmente, en el problema número 39, nos adentramos en el efecto fotoeléctrico. Se nos proporciona la frecuencia umbral de una fotocelda de sodio y se nos pide determinar la energía cinética máxima de los electrones emitidos cuando se ilumina con una radiación de frecuencia dada. Aplicamos la fórmula que relaciona la energía de los fotones con la función trabajo y la energía cinética máxima. Utilizando la constante de Planck, resolvemos la ecuación para obtener la energía cinética máxima.
Estos problemas abarcan diferentes temas de física, como movimiento armónico simple, oscilaciones, ondas y efecto fotoeléctrico.
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Ejercicios de Física Semana 18
Física S19 2017 II
Comienza con el problema 1 sobre el principio de relatividad de Einstein y el impulso relativista. Se deduce la ecuación del impulso y se determinan las dimensiones de p.
En el problema 2, utilizando el método del polígono, se determina el módulo de la resultante de vectores en un cuadrado. Luego se explica un método alternativo descomponiendo los vectores inclinados.
Para el problema 4 sobre encuentro de partículas, se forman ecuaciones de movimiento y se igualan las posiciones para hallar el tiempo de encuentro.
En el problema 6 se dispara un proyectil y dada la relación entre altura máxima y alcance horizontal con el ángulo de tiro, se halla la altura máxima.
El problema 7 trata de una roca expulsada por un volcán. Se calcula la velocidad antes del impacto aplicando conservación de energía mecánica.
El problema 10 sobre una viga en equilibrio se resuelve aplicando la segunda condición de equilibrio para hallar las fuerzas.
En el problema 11 se deja caer una esfera por una superficie curva, luego horizontal. Se aplica conservación de energía considerando el trabajo de fricción para hallar la distancia recorrida.
El problema 16 es sobre carga eléctrica transferida por frotación. Se aplica cuantización de carga para determinar el número de electrones.
El problema 17 es sobre capacitancia de un condensador. Se aplica el código japonés para determinar la notación correcta.
El problema 23 trata del movimiento circular de un electrón en un campo magnético. Se aplica la fuerza magnética y la fuerza centrípeta para hallar el radio.
El problema 24 es sobre un protón del viento solar. Se calcula directamente la fuerza magnética.
El problema 25 es sobre una varilla moviente en un campo magnético. Se aplica ley de Faraday y ley de Ohm para hallar la potencia disipada.
El problema 27 analiza proposiciones sobre un sistema masa-resorte. Se aplican fórmulas de energía, velocidad y fuerza para determinar verdadero o falso.
El problema 28 es sobre nivel de intensidad acústica de varios parlantes. Se aplican relaciones logarítmicas de nivel e intensidad.
El problema 29 trata de la frecuencia de radiación de rayos X. Se aplica conservación de energía relacionando energía cinética y potencial.
El problema 30 es sobre energía cinética de fotoelectrones. Se aplica efecto fotoeléctrico despejando la energía cinética máxima.
En resumen, se repasa problemas de física aplicando conceptos como relatividad, vectores, movimiento, equilibrio, electricidad, magnetismo, ondas y efecto fotoeléctrico, entre otros.
