Practica sobre fuerzas elásticas

Taller de Enseñanza de Física
Curso 2011 - En su XXVII aniversario
Ejercicios Fuerzas Elásticas
Problema 1
Un carrito que está sobre una superficie sin roce está enganchado a un resorte cuya constante es 300
N/m. Inicialmente se lo mantiene quieto (respecto del riel) de modo que el resorte llega hasta la marca
indicada como A en la figura. En esa posición el resorte está comprimido, siendo su posición de equilibrio la
posición C. Las marcas están equidistantes y entre cada una de ellas hay 0,2 metros. La masa del carrito es
de 0,2 kg. Deseamos conocer el estado de movimiento del carrito en cada una de las cinco marcas. Para eso:






Elijan el objeto de estudio y modelícenlo adecuadamente.
¿Cuáles son las acciones sobre el carrito?
Elijan un sistema de coordenadas adecuado para modelizar la fuerza que el resorte hace sobre el
carrito.
¿Cuál es la aceleración en cada una de las marcas?
¿Se trata de un movimiento a aceleración constante?
¿Cómo harían para calcular la velocidad en cada marca? ¿Pueden hacerlo usando las herramientas
del curso?
Problema 2
Objetivos:
 Ejercitar Leyes de Newton
 Deducir características del movimiento en presencia de fuerza elásticas
 Ejercitar sobre Ley de Hooke
Sobre una superficie sin roce tenemos un bloque de masa 20 kg. El bloque está atado a una pared
mediante un resorte que está sin comprimir. Mediante una fuerza F=150N , una persona consigue alejar el
bloque de la pared una distancia de 0,75m hasta un punto A donde el bloque está en reposo.
a) Graficá la trayectoria del bloque desde el punto sin comprimir al punto de estiramiento A.
b) Graficá el desplazamiento del bloque entre el punto sin comprimir y el punto de estiramiento A.
c) Realiza el esquema de fuerzas sobre el bloque cuando está en la posición de equilibrio del
resorte.
d) Realiza el esquema de fuerzas sobre el bloque cuando está en la posición A.
e) Realiza el esquema de fuerzas sobre el resorte cuando está estirado hasta la posición A.
f) ¿Cuál es el valor de la constante del resorte?
Cansado de hacer fuerza innecesariamente, la persona suprime la fuerza F
g) ¿Qué aceleración experimenta el bloque en ese instante?
h) ¿Qué aceleración experimenta el bloque cuando se encuentra a 0,5 m del punto sin comprimir
del resorte?
i) Suponiendo un eje x paralelo al suelo, ¿La componente x de la posición del bloque puede ser
descrita mediante la expresión x(t)=x0 + v0x t + ½ ax t2 ?¿Por qué?
Ejercicio 3
Objetivos:
 Ejercitar Leyes de Newton
 Ejercitar sobre Ley de Hooke
Una mujer de 60 kg practica salto de bungee jumping desde un puente. Cuando queda colgada tras el
salto (es decir en reposo), la cuerda (que obedece la ley de Hooke) tiene una longitud 150 cm mayor a la que
tiene naturalmente. ¿Cuánto se estirará la cuerda cuando se cuelgue un hombre de 90 kg?
Ejercicio 4
Este ejercicio resume todas las modelizaciones de interacciones que hemos visto. Su resolución, aplicando las Leyes de
Newton y las herramientas metodológicas, implica un manejo completo de todos las instrumentos asociadas a la
modelización de fuerzas.
Con la intención de finiquitar al correcaminos, el
coyote fabrica una honda (o gomera) sobre una
rampa. Para esto arrastra hacia abajo una roca que
está sujeta a unas gomas marca ACME que son las
que oficiarán de honda.
Tenemos como dato lo siguiente: el coeficiente
de roce estático entre la roca y la rampa es de 0,4
(el cinético es 0,3) , la masa de la roca es de 200 kg,
la constante k de la goma elástica es 3000N/m, el
coyote consigue desplazar la roca una distancia de 3
m y la inclinación de la rampa es de 15° con la
horizontal.
a) ¿Cuál es la Fuerza mínima que está haciendo el coyote para mantener la roca desplazada 3m?
(está a punto de moverse en la dirección del lanzamiento)
b) El coyote suelta la roca y ésta es impulsada por la goma elástica y supera la posición de equilibrio
¿Qué aceleración tiene la roca cuando se encuentra a 2 m del punto de equilibrio de la goma?
Deberás hacer suposiciones acerca de la longitud de la rampa.