Universidad Interamericana de Puerto Rico, Recinto de Bayamón

Universidad Interamericana de Puerto Rico, Recinto de Bayamón
Dpto. Ciencias Naturales y Matemáticas
FISI 3001
TERCERA EXAMEN PARCIAL
Capítulos 7 - 8
(Fecha de entrega: Sábado, 11 de diciembre)
Capítulo 7 “Trabajo y Energía”
A. Conteste las siguientes preguntas
1. Define los siguientes términos:
a. Trabajo
b. Energía Cinética
c. Energía Potencial Gravitacional y Energía Potencial Elástica
d. Potencia promedio
2. Escriba y explique el Teorema Trabajo-Energía.
3. Escriba y explique el Principio de Conservación de Energía Mecánica.
4. Una caja es movida con una velocidad v por una fuerza P (paralela a
v). Dibuje todas las fuerzas que siente la caja y determine si el trabajo
realizado por cada una de ellas es positivo, negativo, o cero.
5. Un objeto que se desplaza regresa a su posición de origen. ¿Qué
puedes decir del trabajo realizado por la fuerza neta que actúa en el
objeto?
6. Una fuerza neta externa no-cero actúa en una partícula. ¿Qué puedes
decir de (a) la velocidad de la partícula (b) la energía cinética de la
partícula (c) la rapidez de la partícula?
Capítulo 8 “Momentum e Impulso”
B. Conteste las siguientes preguntas
1. Define los siguientes términos:
a. Momentum
b. Impulso
c. Sistema aislado
2. Escriba y explique la Ley de Conservación de Momentum.
3. Escriba y explique la segunda Ley de Newton en términos de
momentum.
4. En física establecemos que el momentum se conserva, sin embargo
los objetos en movimiento eventualmente se detienen. Explique.
5. Se dice que en tiempos antiguos un hombre rico con una bolsa llena
de monedas de oro murió de frío en el medio de un lago congelado.
Debido a que el lago es una superficie sin fricción no se pudo impulsar
hacia la orilla. Explique qué hubiera podido hacer para salvarse si no
hubiese sido tan miserable.
Capítulo 7 “Trabajo y Energía”
C. Resuelva los siguientes ejercicios
1. Un niño hala un trineo de 5 kg a lo largo de una superficie
horizontal. El niño ejerce una fuerza de 15 N a 30, y el coeficiente
de fricción cinética es 0.1. (a) Obtenga el trabajo realizado por
todas las fuerzas que siente el trineo luego de moverse 3m (b)
obtenga la velocidad del trineo suponiendo que parte del reposo.
30

2. Un bloque de 250 g se deja caer sobre un resorte vertical con
constante de fuerza de k = 2.5 N/m. El bloque comprime el resorte
12 cm cuando se detiene momentáneamente. Mientras el bloque
comprime el resorte obtenga (a) el trabajo hecho por el peso sobre
el bloque (b) el trabajo hecho por la fuerza del resorte sobre el
bloque (c) la velocidad del bloque justo antes de que golpee el
resorte.
3. Dos montañas de nieve tienen 850 m y 750 m de altura. Un
corredor de esquí baja desde el tope de la montaña más alta hacia
el tope de la más pequeña recorriendo un total de 3.2 km. (a) si el
esquiador comenzó a descender desde el reposo, obtenga la
velocidad que tendrá al llegar a la montaña mas pequeña (ignore la
fricción) (b) obtenga el coeficiente de fricción cinética que se
requiere si deseamos que el esquiador se detenga en el tope de la
segunda montaña.
850 m
750 m
30
30
Capítulo 8 “Momentum e Impulso”
4. Un cohete se mueve con una rapidez de 45.0 m/s. El cohete
repentinamente se rompe en dos pedazos de masa igual, y salen
disparados con velocidades v1 y v2, como muestra la figura. Si la
magnitud de la velocidad v2 es 45.0 m/s, obtenga la magnitud de v1.
(HINT: Aplique la conservación de momentum en cada dimensión)
(15 ptos.)
y
x
Capítulo 7 y 8
D. Problemas de Conceptos Cálculos y Aplicaciones
1. Pregunta Conceptual. El dibujo muestra dos cajas que descansan sobre
dos rampas sin fricción. Una caja es mucho más pesada que la otra. Si
las cajas se sueltan (a) ¿cuál de ellas tendrá una rapidez mayor al llegar
al punto B? (b) ¿cuál de ellas tendrá una energía cinética mayor al llegar
al punto B?
Problema. La masa de las cajas es 11 y 44 kg respectivamente. La altura
en el punto A es 4.5 m y la altura en el punto B es de 1.5 m. Determine (a)
la rapidez de ambas cajas (b) La razón entre la energía cinética de la caja
más pesada con respecto a la más liviana.
2. Pregunta Conceptual. En el dibujo se muestra una bala atravesando dos
bloques que descansan sobre una superficie horizontal sin fricción.
Descarte la resistencia del aire. La bala atraviesa completamente el
primer bloque y se entierra en el segundo bloque. Note que después de la
colisión, ambos bloques se mueven. ¿Se puede aplicar el Principio de
Conservación de Momentum Lineal a este sistema de tres cuerpos?
Justifique su respuesta (Obvie cualquier pérdida de masa del primer
bloque).
Problema. Una bala de 4 g se mueve horizontalmente con una velocidad
de +355m/s. La masa del primer bloque es de 1150 g, y su velocidad
después que la bala lo atraviesa es de +0.550 m/s. La masa del segundo
bloque es de 1530 g. Obtenga la velocidad del segundo bloque después
que la bala queda enterrada en él.