GUIA PARA EXAMEN ACUMULATIVO DE FiSICA IV DE AREA I

GUÍA PARA EXAMEN ACUMULATIVO DE FÍSICA IV DE ÁREA I
1. Una viga de 300 N y 4 m de longitud está sostenida por dos soportes A y B, como se muestra en la figura. Determinar:
a) las reacciones en los soportes b) Con los datos del problema anterior calcula la magnitud y dirección de la resultante
c) ubica el lugar donde debe colocarse la resultante para ejercer el mismo efecto que las fuerzas actuantes.
500 N
1m
100 N
40°
3m
========================================
A
B
2. Calcula la tensión en los cables T 1, T2 y T3 de la figura
//////////////////////////////////
/
40°
/
T3
/
/
/
T2
T1
/
100 N
3. En la figura siguiente se representa un sistema de poleas que trabajan en equilibrio y sin fricción si el peso de en
medio es de 350 N, determina los pesos w1 y w2.
//////////////////////////////////////////////
50°
w1
40°
w2
350 N
4. Calcula la RESULTANTE y la EQUILIBRANTE (magnitud, dirección y sentido) de los 4 desplazamientos coplanares y
concurrentes mostrados en la figura
Y
15 km
20°
X
35°
15°
18 km
12 km
13 km
5. Calcular la resultante entre el siguiente par de vectores: A (110 km/h, 120°) y B(30 km/h,50°) dirección AB
6. Determinar la resultante de los vectores con coordenadas: a) X (1,4)
Y (3,-5) dirección XY
7. Dos grúas jalan mediante una cuerda cada una un automóvil que cayó en una zanja, como se ve en la figura.
Determinar el valor de la fuerza F2 y su ángulo de aplicación para que el auto se desplace hacia el este con una fuerza
resultante de 4500 N.
3000 N (grúa 1)
18°
4500 N al este
α
O
O
F2 (grúa 2)
8. Dos móviles están separados 34 km. Salen simultáneamente en la misma dirección pero en sentidos opuestos. El
móvil uno lleva una velocidad de 60 km/h y el móvil dos va a 30 m/s. Calcular el tiempo y la distancia en que los
móviles se cruzan.
9. Un vehículo se desplaza a 80 km/h, 20 segundos después pasa por el mismo punto otro móvil cuya velocidad es de
110 km/h. Determinar a qué distancia y en qué tiempo el segundo móvil alcanza al primero.
10. Un automóvil parte del reposo con una aceleración constante de 5 m/s 2. Calcular la velocidad que adquiere y la
distancia que recorre al cabo de 4 segundos.
11. Un tren que lleva una velocidad de 60 km/h frena y en 44 segundos se detiene. Calcular la aceleración y la
distancia que recorre hasta que se detiene.
12. Se deja caer un objeto a partir del estado de reposo. ¿Cuándo alcanzará un desplazamiento de 18 m por debajo
del punto de partida? ¿cuál es su velocidad en ese momento? 1.92 s, -18.8 m/s
13. Una flecha se dispara verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 80 ft/s. Calcular la altura máxima. El
tiempo que tarda en alcanzar su altura máxima y determinar los datos que se piden en la siguiente tabla:
Tiempo (seg)
Altura (ft y m)
Vf (ft/s y m/s)
0.2
0.5
1.4
2.0
100 ft, 2.5 s
14. Se lanza un objeto horizontalmente con una velocidad de 25 m/s desde un acantilado de 60 m de altura. Encontrar:
a) el tiempo que tarda en llegar al suelo. 3.5 s
b) el valor de la velocidad vertical que lleva a los 2 segundos. -19.6 m/s
c) la distancia horizontal a la que cae el objeto, a partir del punto de donde fue arrojado. 87.5 m
15. Un jugador le pega a una pelota con un ángulo de 37°, comunicándole una velocidad de 15 m/s. Determinar: a) el
tiempo que dura la pelota en el aire. 1. 842 s
b) la altura máxima alcanzada. 4.157 m
c) el alcance horizontal de la pelota. 22.06 m
16. El diámetro de un motor eléctrico es de 25 cm, gira a una velocidad de 750 rpm. Calcular velocidad tangencial,
longitud de arco para 0.03 segundos, número de revoluciones para 2 segundos, la frecuencia y el periodo
17. Una rueda gira a 480 rpm. Determinar la velocidad angular en cualquier punto de la rueda y la velocidad tangencial a
30 cm del centro. Sol. 50 rad/s. 15.1 m/s
18. La rapidez angular de un disco decrece uniformemente desde 12 hasta 4 rad/s en 16 s. Calcular: a) la aceleración
angular, b) el número de revoluciones que realiza en ese tiempo. Sol. a) – 0.5 rad/s2 b) 20.4 rev
19. Una turbina de 12 m de diámetro cambia su velocidad de 70 rpm a 1875 rpm en 40 s. Encontrar: a) la velocidad
tangencial inicial y final, b) la aceleración angular, c) la aceleración lineal, d) el desplazamiento angular. Sol. a) 43.92 m/s
y 1178.1 m/s, b) 1.50 rad/s2, c) 28.35 m/s2, d) 4062.72 rad
20. Calcular la velocidad angular de un automóvil que toma una curva de 8 m de radio a una velocidad de 45 Km/h. Sol.
1.56 rad/s
21. Un automóvil que se desplaza a 70 km/h toma una curva de 150 m de radio. Determinar: a) la velocidad angular; b) la
aceleración centrípeta. Sol. a) 0.13 rad/s, b) 2.52 m/s2
22. Un cable horizontal jala una carreta de 200 kg a lo largo de una pista horizontal. La tensión en el cable es de 500 N
partiendo del reposo, calcular: a) ¿cuánto tiempo necesitará la carreta para alcanzar la rapidez de 8 m/s? b) ¿qué
distancia habrá recorrido?
23. Un móvil de 900 kg va a 72 km/h sobre un camino plano. ¿Qué magnitud debe tener una fuerza constante opuesta al
movimiento para detenerlo en una distancia de 30 m?
24. Una bala de 1.2 kg se acelera desde el reposo hasta una rapidez de 70 m/s mientras viaja 20 cm dentro del cañón. Si
se supone que la aceleración es constante, ¿cuál es la magnitud de la fuerza que provocó su aceleración?
25. Una carretilla de 20 Kg es arrastrada sobre un suelo plano por medio de una cuerda que tiene una inclinación de 30°
respecto a la horizontal. Una fuerza de rozamiento de 30 n se opone al movimiento. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza
que tira de ella si la carreta se mueve con: a) rapidez constante; b) aceleración de 0.4 m/s 2?
26. Calcular la aceleración y el tiempo que tarda en recorrer 70 m un cuerpo de 12 N sometido a la acción de una fuerza
constante de 3 N.
27. Un cuerpo de 250 N cuelga del extremo de una cuerda. Hallar la aceleración de dicho cuerpo si la tensión en la
cuerda es: a) 250 N, b) 200 N, c) 400 N.
28. Calcular la velocidad de un cuerpo de 4 kg si su energía cinética es de 100 J. Sol. 7.07 m/s
29. Un libro de 1.5 kg se eleva a 1.3m ¿Cuál es su energía potencial? Sol. 19.11 J
30. Un móvil de 1200 kg desciende por una pendiente que tiene 20° con la horizontal, si parte del reposo, calcular su
velocidad después de recorrer 15m si a) el coeficiente de fricción es 0; b) si el coeficiente de fricción es de 0.272.
Resolver por dos métodos (dinámica y energía). Sol a) 10.03 m/s b) 5.07 m/s
31. Un bloque de 8 kg se eleva verticalmente a una altura de 6 m a una velocidad constante de 3 m/s. Calcular: a)
¿qué fuerza es necesaria?; b) ¿qué trabajo se ha realizado? Sol. a) 78.4 N
b) 470.4 joules
32. Se utiliza una grúa cuyo motor tiene una potencia de 15 kW para levantar un bloque de concreto de 500 kg a una
altura de 80 m. Calcular el tiempo requerido para esta maniobra. Sol 26.13 s
33. Determinar la tensión en la cuerda y la aceleración en el sistema mostrado en la figura si no existe fricción y el
peso del objeto uno es de 380 N y el del dos es de 40 N
380 N
T= ?
Cuerpo 2
34. Determina el valor de la fuerza gravitacional con la que se atraen un miniauto de 1200 kg con un camión de carga
de 4500 kg al estar separados 5 m Sol. 1440.72 x 10-8 N
35. En un día lluvioso, el coeficiente de fricción entre los neumáticos y la carretera es de sólo 0.4. Calcular la rapidez
máxima a la que puede transitar un automóvil en una curva de 100 m de radio
36. Una pelota de golf de 20 g se golpea con una fuerza de 5 N que le provoca una velocidad de 3 m/s. Calcular el
tiempo que dura el impacto
37. Un camión de carga de 30 000 kg viaja con una rapidez de 55 km/h a lo largo de una carretera recta, choca con
un vehículo estacionado de 2000 kg y quedan enganchados. ¿Cuál es la rapidez después del choque?
38. Calcule la presión en kilopascales producida por una columna de mercurio de 60 cm de alto ¿cuál es la presión el
lb/in2 y en atmósferas? RESPUESTA 80 kPa;11.6 lb/in2;0.79 atm
39. Calcula la profundidad a la que se encuentra un submarino que se encuentra en el mar sometido a una presión
hidrostática de 5 x 106 Pa. La densidad del agua de mar es de 1020 kg/m 3.
40. ¿Qué fuerza se obtendrá en el émbolo mayor de una prensa hidráulica cuya área es de 100 cm 2, cuando en el
émbolo menor el área es de 15 cm 2 y se le aplica una fuerza de 20 N?
41. Calcular el diámetro del émbolo menor de una prensa hidráulica, para que con una fuerza de 400 N se produzca
en el émbolo mayor cuyo diámetro es de 50 cm una fuerza de 4500 N
42. Un cubo de concreto de 9 cm de arista se encuentra en el fondo de una presa. ¿Qué fuerza se requiere para
levantar el bloque? La densidad del concreto es de 2300 kg/m 3
43. Un bloque de madera de 10 kg mide 30 cm de lado se mantiene sumergido bajo el agua. ¿Qué fuerza se
necesita para hacer esto?
44. La densidad del hielo es de 917 kg/m3 ¿Qué fracción del volumen de una pieza de hielo estará sobre la
superficie cuando flota en agua dulce?
45. Un cubo de 20 cm por lado tiene una masa de 7 200 g. a) ¿Flotará en agua? Y b) si flota, ¿cuál será la altura en
cm del cubo que sobresale de la superficie del agua?
46. Un prisma rectangular de cobre, de base igual a 36 cm 2 y una altura de 10 cm, se sumerge hasta la mitad, por
medio de un alambre en un recipiente que contiene alcohol.
a) ¿Qué volumen de alcohol desaloja?
b) ¿Qué empuje recibe?
c) ¿Cuál es el peso aparente del prisma debido al empuje si su peso real es de 31.36 N?
La densidad del alcohol es de 790 kg/m 3
47.Si una manguera tiene un gasto de 0.12 m3/s ¿cuánto tiempo tardará en llenar un depósito de 750 lt?
48. Para medir la velocidad de la corriente de un río se introduce un tubo de Pitot, el agua en él alcanza una altura de
20 cm. ¿Qué velocidad lleva la corriente?
49. Calcula el diámetro en mm de una manguera que conduce 4 lt gasolina en 1 min con una velocidad de 6m/s
50. Por una tubería de 3 cm de diámetro fluye agua a 24 m/s si la tubería se ensancha a 6cm de diámetro ¿cuál será
su velocidad?
51. Encontrar el calor necesario para cambiar 100 g de vapor a 130 °C en hielo a -10 °C.
-73 940 cal
52. Determinar la temperatura final de 900 g de agua a 17 °C contenida en un calorímetro de aluminio de 300 g,
después de introducir en ella un trozo de plomo de 400 g a 100 °C. 18.05 °C
53. A una temperatura de 15°C una varilla de hierro tiene una longitud de 5 m. Calcular su longitud al aumentar la
temperatura a 25°C αFe= 11.7 x10-6/°C
5.000585 m
54.¿Cuánto se contrae un riel de hierro de 50 m a 40°C si desciende la temperatura a 6°C?
0.01998 m
55. A una temperatura de 15°C un matraz de vidrio con capacidad de un litro se llena de mercurio y se calientan
ambos a 80°C. Calcular: a) dilatación cúbica del matraz; b) dilatación cúbica del mercurio; c) ¿cuánto mercurio se
derramará en litros y cm 3?βvidrio=21.9x10-6/°C; βHg=182x10-6/°C
a)0.0014235 litros; b)0.01183 litros c)
3
0.0104065 litros y 10.4065 cm
56. Determine la variación de la energía interna de un sistema al recibir 500 calorías y realizar un trabajo de 800
joules. Sol. 1 300 J
57. Sobre un sistema se realiza un trabajo equivalente a 1 000 J y se le suministran 600 cal. Calcular cuál es la
variación de su energía interna. Sol. 3 520 J
58. Un gas encerrado en un cilindro hermético recibe 100 cal. Calcular: a) variación de su energía interna; b) ¿realiza
trabajo?. Sol. a) 420 J, b) No.
59. Un sistema varía su energía interna en 300 J al efectuarse un trabajo de -700 J. Determinar la cantidad de calor
que se transfiere en el proceso, señalando si lo cedió o lo absorbió el sistema. Sol. – 400 J cedidos por el sistema.
60. Encontrar la variación de la energía interna de un sistema cuando sobre él se realiza un trabajo de 50 J, liberando
20 cal al ambiente. Sol. – 34 J
61.¿Cuál es la eficiencia de una máquina térmica que recibe 6.9 x 106 cal, realizando un trabajo de 8.98 x 106 J?
Sol. 31 %
62. Determinar en joules el trabajo producido por una máquina térmica con una eficiencia de 20% cuando se le
suministran 8.7 x 105 calorías. Sol. 7.308x105 J
63. Encontrar la eficiencia de una máquina térmica que utiliza vapor a 450 °C y lo expulsa a 197 °C. Sol 35 %
64. Calcular el trabajo realizado para comprimir un gas que está a una presión de 2.5 atm desde un volumen de 800
cm3 a 500 cm3
65. Repasa la teoría de cada unidad.