Repaso Primer Examen Física para Ingenieros Problema 1 Determine el trabajo que hay que realizar para comprimir un resorte que tiene una constante de elasticidad de 4,500 N/m una distancia de 35 cm. Problema 2 Un resorte se comprimió una distancia que no se midió. Lo único que se sabe es que la constante de elasticidad del resorte es de 400 N/m y la energía almacenada fue de 40 J. Determine la distancia que se comprimió. Problema 3 Un masa se dejó caer desde una altura de 10 metros y comprimió a un resorte que tiene una constante de elasticidad de 750 N/m, uno 0.32 metros. Determine la masa del objeto. Problema 4 Una masa de 100 gramos está suspendida de un resorte que tiene una constante de elasticidad de 50 N/m. Si el sistema masa resorte se estiro uno 10 mm y se liberó. Determine la amplitud de las oscilaciones y la frecuencia de las oscilaciones. Problema 5 Un vehículo tiene una masa de 1,000 kilogramos y tiene un periodo de oscilación de 2.0 segundos. Determine la constante de elasticidad del sistema de amortiguadores. Problema 6 Un resorte tiene un periodo de 1.0 segundos cuando un peso de 20 N se le es suspendido. Determine la elongación cuando se le sujeta un peso de 50 N. Problema 7 Un oscilador armónico tiene un periodo de 0.2 segundos y una amplitud de 10 cm. Determine la velocidad del objeto cuando pasa por el punto de equilibrio. Problema 8 Un oscilador armónico tiene una amplitud de 12 cm y un periodo de 0.12 s. Determine la aceleración que va a experimental cuando el objeto está en la máxima elongación del sistema. Problema 9 Un átomo es un sólido cristalino tienen vibraciones constantes a una terminada temperatura, donde las amplitudes de su movimiento son del orden de 10-11m. Si la frecuencia de la oscilaciones de los átomos de una barra de hierro es de . Determine cuál es la velocidad máxima y la aceleración máxima. Profesor José A. Quiñones González Página 1 Repaso Primer Examen Física para Ingenieros Problema 10 Un péndulo simple tiene una longitud de 1.53 metros y hace 24 oscilaciones en un minuto. Determine la aceleración gravitacional en ese punto en particular. Problema 11 Las ondas de radio que son clasificadas como VLF pueden penetrar el agua del mar hasta cierta profundidad. Esta es la razón de porque la fuerzas navales de muchos países las utilizan para poder comunicarse con su flota de submarinos. La naval estadounidense utiliza por ejemplo la frecuencia de 76 Hz. Determine el largo de onda de dicha frecuencia. Problema 12 Las olas del mar se acercan a un puesto de observación cerca de un faro a una velocidad de 6.0 m/s y la distancia entre cada una es de unos 7.0 metros. Determine la frecuencia y el periodo de dichas ondas. Problema 13 Tenemos un estanque que tiene un ancho de 90 cm. Si producimos una onda que tiene una frecuencia de 6.0 Hz y un largo de onda de 50 mm. Determine el tiempo que le toma a la onda ir de un lado a otro del tanque. Problema 14 Una cuerda de guitarra tiene una longitud de 650 mm, la misma vibra en la nota G ( 196 Hz). Determine la velocidad de la vibración en la onda. Problema 15 Una cuerda de un violín tiene una densidad lineal de 4.7 g/m y una longitud de 30 cm Determine a que tensión está sometida la cuerda para que la frecuencia fundamental sea 440 Hz o la nota musical A. Problema 16 Una cuerda que esta tensada tiene una longitud de 1 metro y una frecuencia fundamental de 300 Hz. Determine la velocidad de la onda que viaja por la cuerda y las frecuencias de los tres primeros sobre tonos. Problema 17 Tenemos un cable de acero que tiene una longitud de 1.0 metros y una masa de 10.0 gramos. Está sometido a una tensión de unos 400 N. Determine el largo de onda de la frecuencia fundamental y la frecuencia. Profesor José A. Quiñones González Página 2 Repaso Primer Examen Física para Ingenieros Nota aclaratoria: Para los problemas sobre la velocidad del sonido se va a tomar las siguientes suposiciones. La velocidad del sonido a nivel del mar sera de 343 m/s a una temperatura de 20°C. Problema 18 La velocidad del sonido en el aluminio y en el acero es prácticamente igual, a pesar que la densidad del acero es tres veces la del aluminio. Utilizando esta información determine la razón del módulo de Young entre los dos materiales. Problemas 19 Un trabajador ferroviario golpea un riel de tren utilizando un martillo. A una distancia de unos 500 metros esta una observador. Determine con cuanto tiempo de separación le llega el sonido por el aire y por el riel. Problema 20 Un rayo de ultrasonido es utilizado para monitorear un cuerpo, la frecuencia es de 1.2 MHz. Si la velocidad del sonido por un tejido en particular es de 1,540 m/s y el límite de resolución es igual a un largo de onda. Determine cuál es el tamaño de lo más pequeño que puede ser observado por la máquina de sonogramas. Problema 21 Una aeronave está en vuelo a una velocidad de 800 Km/h a una altura de 2.5 km. Determine a que distancia esta la aeronave cuando un observador en tierra escucha el sonido de la misma sobre él. Problema 22 Determine el ángulo entre la onda de choque por el sonido de una aeronave que vuela a 500 m/s sobre el nivel del mar. Problema 23 El ángulo entre las ondas de choque de una aeronave que vuela a cierta velocidad es de 60 grados. Determine a cuantos Mach vuela la nave. Problema 24 La velocidad las ondas superficiales en aguas pocos profundas está dado por la siguiente ecuación √ . Donde h es la profundidad y g es la aceleración gravitacional. Determine a qué velocidad viaja un bote, que cuando navega a una profundidad de 1.5 metros la ondas de choque producen un ángulo de 50 grados entre ellas. Problema 25 Profesor José A. Quiñones González Página 3 Repaso Primer Examen Física para Ingenieros Determine cuanto más intenso es un sonido de 60 dB en comparación con uno de 50 dB. Problema 26 Una sirena emite su sonido en la frecuencia de los 1,500 Hz. Si hay un observador que se encuentra en la parada de autobús y escucha el sonido a una frecuencia de 1,700 Hz. Determine a qué velocidad viaja la sirena hace su dirección. Problema 27 Una ambulancia viaja a una velocidad de 120 km/hr. Su sirena emite un sonido a una frecuencia de 3,500 Hz. Si esta entre viajando entre dos observadores los cuales nombraremos como A y B. Si la ambulancia esta justamente entre ambos observadores viajando en dirección de A a B. Determine la diferencia las frecuencias que están escuchando ambos. Profesor José A. Quiñones González Página 4
