INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA TAQ-014 Guía Nº1 UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA CINEMÁTICA 1.1.-Introducción. Esta guía abarca los conceptos y tipos de ejercicios fundamentales que constituyen la Unidad de Introducción a la Cinemática. Incluyendo ejemplos sencillos que pueden ser complementados con la programación y desarrollo en clases con otros ejercicios de mayor complejidad por parte del profesor. Sin embargo, es fundamental que cada alumno resuelva la totalidad de los ejercicios y problemas que aparecen aquí, respetando la secuencia del contenido. 1.2.-Cómo usar esta guía. Estudiar los contenidos que aparecen en esta guía o los vistos en clases con el profesor. Aplicar las ecuaciones para resolver problemas de movimiento uniforme acelerados Resolver la guía de ejercicios y problemas con ecuaciones junto con las variables relacionadas para cada ecuación: Ecuaciones del movimiento para aceleración constante Ecuación Variables vf = vi + at vi vf a t d = ½ (vf + vi ) t vi d vf t 2 d = vi t + ½ at vi d a t vf2 = vi2 + 2ad vi d vf a d=di + vi t + ½ at2 vi d di a t Cuando resuelva problemas de Cinemática utilice un orden en el procedimiento. a. Lea el problema cuidadosamente. Trate de imaginar la situación real. Si es necesario haga un esquema. b. identifique las variables dadas en el problema. c. identifique la cantidad desconocida, la incógnita que debe encontrar. d. Seleccione la ecuación o ecuaciones que relacionan las variables conocidas con la incógnita. e. Esté seguro de que las ecuaciones se pueden aplicar al problema esto es, ¿la aceleración es constante? f. Reorganice las ecuaciones para despejar la incógnita. g. Sustituya en la ecuación los valores dados incluyendo las unidades adecuadas y resuelva. Asegúrese de que su respuesta tiene las unidades adecuadas. h. Haga un rápido cálculo para ver si su respuesta es razonable. 1/3 INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA TAQ-014 Aplicación de las leyes de Newton en la resolución de problemas Al resolver problemas en los que más de una fuerza actúa sobre un objeto: a. Comience siempre haciendo un dibujo o diagrama de cuerpo libre (DCL) b. Luego dibuje todas las flechas que representan todas las fuerzas que actúan sobre el objeto c. Nombre cada fuerza de acuerdo con su origen. Sea específico. Por ejemplo, “peso”, “fuerza axial”, “fuerza normal ejercida sobre la mesa”, “fuerza de rozamiento” 1.3.-Problemas de movimiento de aceleración constante 1. Problema: Un vehículo parte de un punto con una velocidad constante de 67 km/h. Dos horas más tarde sale del mismo punto en su persecución otro vehículo con una velocidad constante de 82 km/h. Calcular: a. El tiempo que tardarán en encontrarse. b. La distancia recorrida desde el punto de partida cuando se produce el encuentro. 2. Problema: En el momento en que un semáforo cambia a verde, parte un auto del reposo con aceleración de 1,9 m/s2 y en ese instante es sobrepasado por un camión con M.R.U. y velocidad de 11 m/s. Calcular: a. El tiempo en que el auto alcanza al camión. b. La distancia que recorre hasta alcanzarlo. c. La velocidad del auto cuando alcanza al camión. 3. Problema: Un aeroplano vuela a 780 m de altura y suelta un baúl. Hallar el alcance máximo y la velocidad resultante a los 5 s de haberla soltado. La velocidad del aeroplano es de 85 m/s. Calcular el tiempo de caída. 1.4.- Problema de las leyes de Newton: 4. ¿Qué fuerza neta se necesita para acelerar un auto de carreras de 500 kg a 4m/s2? 5. Un auto de 1,345 kg de masa que viaja a 95 km/h frena hasta parar en 67 m ¿Cuál es el tamaño y la dirección de la fuerza que actúa sobre el auto? ¿Cómo se produce? 6. ¿Cuál es el peso en Newton de un; a. Futbolista de 87 kg b. Bus de 1.57 toneladas. 2/3 INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA TAQ-014 7. Una piedra de 37 N descansa sobre una mesa ¿Cuál es la fuerza que la mesa ejerce sobre la piedra? ¿en qué dirección? 1.5.- Problema de rozamiento cinético: 8. Un bloque metálico de 5 kg de masa se encuentra situado en la parte superior de un plano inclinado, que forma un ángulo de 40° con la horizontal. El coeficiente de rozamiento entre el plano y el bloque es de 0,35. Calcular: c. La aceleración con que baja el bloque por el plano. d. El tiempo que invierte el bloque en bajar por el plano, si éste tiene una longitud de 2 m. 9. Un bloque liso de madera se coloca sobre la superficie lisa de madera de una mesa que se debe ejercer una fuerza de 14 N para mantener el bloque de 40 N de peso moviéndose con velocidad constante. e. ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque y la mesa? f. Si un de 20 N de peso se coloca sobre el bloque ¿qué fuerza se necesita para mantener al bloque y al ladrillo moviéndose con velocidad constante? 1.6.- Aplicación de conceptos: 10. Una leyenda cuenta que un asno aprendió las leyes de Newton, cuando se le dijo que tirara una carreta, se negó argumentando si el tira la carreta hacia adelante, de acuerdo con la tercera ley de Newton habría una fuerza igual hacia atrás. De esta manera, las fuerzas estarían balanceadas y de acuerdo con la segunda ley de Newton la carreta no aceleraría. ¿Cómo podría razonar con este misterioso asno? 11. Con frecuencia los corredores de motos ponen sus ruedas al calor para suavizar los neumáticos e incrementar el coeficiente de rozamiento ¿Qué papel desempeña el rozamiento? 12. Mientras viaja en un Zeppelin, usted suelta dos pelotas de ping-pong una llena de aire y otra con agua. Ambas experimentan la resistencia del aire a medida que caen ¿qué pelota alcanza primero la velocidad terminal? ¿Golpean el piso al mismo tiempo? Explique. 13. Si usted está en un bus que es estrellado por detrás, puede sufrir serios daños en el cuello. g. Utilice la primera ley de Newton para el movimiento para explicar lo que sucede. h. ¿Cómo reducen el golpe los respaldos en la cabeza? 14. Cuando las personas se ponen a dieta, la mayoría dice que desea perder peso. Describa algunos métodos que le permita disminuir su peso sin disminuir su masa. 15. El coeficiente de rozamiento es el mismo entre dos superficies idénticas en un laboratorio en la Tierra y en un laboratorio de una colonia espacial en la Luna. Explique. 3/3
