domingo, 19 de agosto de 2012

GUÍA MOMENTUM E IMPULSO


1.       El bloque mostrado en la figura de este ejercicio, se desplaza en movimiento rectilíneo. Bajo la acción de una fuerza resultante con valor de 5 N. La fuerza actúa desde el instante t1 = 2 s, hasta el instante t2 = 6 s.
a. ¿Cuál es el valor del impulso, I, producido por la fuerza sobre el bloque?
b. Trace en la figura el vector I.
c. Represente por un vector en la figura, la variación de la cantidad de movimiento Δp que ese impulso produjo en el bloque.

2. Suponga en el ejercicio anterior, que el valor de la cantidad de movimiento del objeto en el instante t1 fuera p1= 10 kg m/s.

a. Trace en la figura el vector p1.
b. Recordando su respuesta a la pregunta (c) del ejercicio anterior, determine el valor de p2.
c. Trace en la figura el vector p2.

3.       Una partícula, de masa m = 200 gramos, describe una trayectoria rectilínea por la acción de una fuerza única, que permanece constante. Observemos que la partícula pasa de una velocidad inicial v1 = 3 m/s, a una velocidad final v2 = 8 m/s, durante un intervalo de tiempo       Δt = 4s.

a.       ¿cuáles son los valores de las cantidades de movimiento inicial p1 y final p2 de la partícula?
b.      ¿Qué valor tiene el impulso recibido por la misma?
c.       ¿Cuál es el valor de la fuerza que actúa sobre la partícula?

4.       Considere un cuerpo que se desplaza en movimiento rectilíneo uniforme.

a.       ¿El momentum de este cuerpo está cambiando? Explique.
b.      Tomando en cuenta la respuesta a la respuesta (a), ¿Qué concluye usted acerca del impulso que actúa en el cuerpo?
c.       Entonces, ¿Cuál en el valor de la resultante de las fuerzas aplicadas al cuerpo?

5.       Una partícula describe, con velocidad de magnitud constante (v2 = v1), la trayectoria curva indicada en la figura de este ejercicio.

a.       Trace en la figura los vectores p1 y p2 que representan las cantidades de movimiento de la partícula en las posiciones (1) y (2).
b.      ¿varía el momentum de la partícula? Explique.
c.      Tomando en cuenta la respuesta a la pregunta (b) ¿podemos concluir que existe un impulso que actúa sobre la partícula?



6.       Una bola de billar de 0,5 kg de masa, al moverse hacia la izquierda con una velocidad de 2 m/s, perpendicular a una banda de la mesa, choca con ella y se devuelve con una velocidad de igual magnitud y dirección pero con sentido contrario. Si se considera positivo el sentido hacia la derecha, calcular:

a.       El momentum de la bola antes del choque.
b.      El momentum de la bola después del choque.
c.       La variación de momentum de la bola.
d.      El impulso recibido por la bola. 

7.       Un astronauta, que lleva en sus manos un objeto pequeño, se encuentra en reposo en una región del espacio donde ningún cuerpo actúa sobre él. Si arroja el objeto con un impulso de 12 N s, calcular:

a.       El momentum inicial del sistema.
b.      El momentum del sistema, luego de lanzarse el objeto.
c.       El momentum final del astronauta.
d.      El momentum final de objeto. 

8.       Una persona de 60 kg de masa se encuentra en reposo sobre una superficie sin roce, tiene en las manos una caja de 5 kg. Si lanza la caja horizontalmente la persona adquiere una velocidad en sentido contrario de 0,5 m/s. Calcular el módulo de la velocidad con que fue lanzada la caja.

9.       Un carrito de 1 Kg que se mueve a 5 m/s, choca con otro carrito de 2Kg que se encuentra en reposo. ¿Cuál será la velocidad con la que sale el carrito de 2 Kg si el otro queda en reposo? 

10.       Si en el problema anterior los carritos después del choque continuaran unidos, ¿cuál sería la velocidad del conjunto?

11.       Sobre una mesa sin fricción, cuando un cuerpo de 3 kg que se mueve a 4 m/s hacia la derecha choca con otro cuerpo de 8 kg que se mueve a 1,5 m/s hacia la izquierda. El choque de los cuerpos es completamente inelástico.

a.       Calcular la magnitud del momentum lineal del sistema antes del choque, en kg · m/s.
b.      Calcular la rapidez de los cuerpos después del choque en m/s.

12.       Una esfera de 6 Kg viaja a 10 m/s y choca con otra de 4 Kg inicialmente en reposo, como indica la figura:

a.       Calcule el momentum inicial del sistema.
b.      Calcule la rapidez de la esfera de 4 Kg después del choque.
c.       Calcule el módulo del impulso que recibió la esfera de 6 Kg.

GUÍA POTENCIAL Y SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

1.       Considere un punto situado a una distancia r de una carga puntual positiva Q. Siendo V el valor del potencial establecido por Q en este punto responda:

a.       Cuando r se duplica, ¿cuántas veces se vuelve menor el potencial V?
b.      ¿Y si se triplica el valor de r?
c.       Ahora trace un croquis que ilustre la gráfica de V x r ¿Cómo se denomina esta curva?

2.       La carga puntual Q que se muestra en la figura, vale Q = 3 µC, y las distancias de los puntos A y B a esta carga son rA = 15 cm y rB = 45 cm. Suponga que la carga está en el aire y determine:
 
a.       El potencial en A.
b.      El potencial en B.
c.       La diferencia de potencial VAB.

3.       Considere las cargas puntuales Q1 y Q2, ambas con valor igual a 5 µC, pero con signos contrarios.
a.       ¿Cuál es el potencial V1 que Q1 establece en P?
b.      ¿Cuál es el potencial V2 que Q2 establece en P?
c.       Entonces, ¿Cuál es el valor del potencial V en el punto P?

4.       La figura de este ejercicio representa una esfera metálica electrizada, en equilibrio electrostático. Considerando los P y P’, responda:


a.       ¿Cuál es el valor de la intensidad del campo eléctrico en P?
b.      ¿el potencial en P es nulo o diferente de cero?
c.       ¿y la diferencia de potencial P y P’ es nula o diferente de cero?

5.       Suponga que el valor de la carga en la esfera del ejercicio anterior es Q = 1,5 µC y el radio es r = 30 cm. Considerando la esfera en el aire:

a.       Calcule el potencial del punto C situado en la superficie de la esfera.
b.      Entonces, ¿Cuál es el potencial del puto P? ¿y el del punto P’?

6.       En la figura S1 y S2 representan dos superficies equipotenciales en una región donde existe un campo eléctrico uniforme. Sabemos que el potencial de S1 es V1 = 500 V, y el de S2 = 300 V (ambos respecto de un mismo nivel).
a.       Al soltar una carga de prueba positiva en un punto situado entre S1 y S2 ¿Cuál es el sentido de movimiento de esta carga?
b.      Entonces trace en la figura algunas línea s de fuerza del campo eléctrico existente en la región (indicar sentido).
c.       ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los puntos A y B? ¿Y entre A y C?

7.       Considere un bloque metálico electrizado positivamente y en equilibrio electrostático. Los puntos A y B están situados en la superficie de este bloque, y C en un punto interior. Sabiendo que el potencial de A, respecto de cierto nivel, vale VA  = 800 V, responda:


a.       ¿Cuál es el potencial del punto B en relación con el mismo nivel?
b.      ¿Cuál es el potencial del punto C en relación con el mismo nivel?
c.       Si la carga de prueba fuese transportada de A hacia B ¿Cuál será el trabajo WAB realizado por el campo eléctrico sobre ella?
8.       Suponga dos esferas metálicas (1) y (2) de radios r1 = 20 cm y r2 = 30 cm, electrizadas ambas con positivamente con cargas Q1 = 1,8 µC y Q2 = 1,2 µC situadas en el aire: 
a.       Calcule los potenciales de cada esfera.
b.      El conectar las dos esferas mediante un conductor, ¿en qué sentido se producirá el flujo de electrones de una esfera a otra?
9.       Considere el ejercicio anterior. Después de establecidas la conexión entre ellas:
a.       ¿el valor de la carga en la esfera (1) aumenta o disminuye? ¿y el valor de la carga en la esfera (2)?
b.      ¿el valor del potencial en la esfera (1) aumenta o disminuye? ¿y el valor del potencial en la esfera (2)?
10.   Considerando de nuevo las esferas, al ser alcanzada la situación final del equilibrio, es decir, después de cesar el flujo de electrones:
a.       ¿el valor del potencial de la esfera (1) será mayor, menor o igual al valor del potencial de la esfera (2)?
b.      Siendo Q’1 y Q’2 las cargas finales de cada esfera, ¿Cuál será el valor de Q’1 + Q’2?



REFERENCIA: "FÍSICA GENERAL CON EXPERIMENTOS SENCILLOS"

domingo, 12 de agosto de 2012

Guía Diferencia de Potencial
1.       ¿Qué significa expresar que entre los polos de una pila de linterna existe un voltaje de 1,5 V?
2.       Considere una lámpara conectada a una toma de corriente en una casa. Se halla que un trabajo de 44 J se realiza sobe una carga de 0,2 C que pasa por la lámpara y va de una terminal a otra de la toma.
a.       ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las terminales del toma contacto?
b.      Un aparato está conectado a este dispositivo durante cierto tiempo, y recibe 1100 J de energía de las cargas eléctricas que pasan por él. ¿Cuál es el valor total de dichas cargas?

3.       Responder según la figura.

a.       Cuando una carga q se desplaza de A hacia B a lo largo de la trayectoria I que se indica en la figura, el campo eléctrico realiza sobre ella un trabajo de 1,5 x 10-3 J. Si esta carga q se desplazara de A hacia B a lo largo de la trayectoria II, el trabajo realizado por el campo eléctrico sobre ella ¿sería mayor, menor o igual a 1,5 x 10-3 J?
b.      Si la carga q circula de B hacia A, a lo largo de la trayectoria. ¿Cuál sería el trabajo realizado sobre ella por el campo eléctrico?
c.       Entonces, ¿Qué trabajo realiza el campo eléctrico sobre una carga que sale de un punto dado y vuelve nuevamente a él después de recorrer una trayectoria cualquiera? (trayectoria cerrada).
4.       Una carga de prueba positiva q es llevada por una persona, de A hacia B, en el interior de un campo eléctrico uniforme, a lo largo de la trayectoria que se indica en la figura.

a.       Trace en la figura el vector de la fuerza eléctrica F que actúa sobre q mientras se desplaza.
b.      ¿Cuánto vale el trabajo W que esta fuerza eléctrica realiza en el desplazamiento de A a B?
c.       Entonces, ¿Qué diferencia de potencial existe entre los puntos A y B?

5.       Considere los puntos A y B en el campo eléctrico creado por un cuerpo electrizado negativamente, como indica la figura.

a.       Una carga positiva q soltada en un punto situado entre A y B. Debido a la acción de la carga que produce el campo, ¿la carga q tiende a desplazarse hacia A o hacia B?
b.      Entonces ¿podemos concluir que el potencial de A es mayor o menor que el de B? Explique.
6.       En el ejercicio anterior suponga que la carga de q que se soltó entre A y B, es negativa.
a.       Debido a la acción de la carga que produce el campo, ¿la carga q se desplazará hacia A o hacia B?
b.      Recordando su respuesta del ejercicio anterior, ¿la carga q se desplaza hacia los puntos donde el potencial es mayor o menor?

7.       Al conectar los polos de una batería de auto a dos placas metálicas paralelas M y N, se establecerá entre ellas una tensión v = 12 V.

a.       Trace en la figura en vector E que representa el campo entre las placas.
b.      Suponiendo que la distancia entre M y N es d = 2 mm, calcule la intensidad del campo existente entre ellas.
8.       La figura de este ejercicio muestra la líneas de fuerza de un cuerpo eléctrico uniforme,  cuya intensidad de E = 1,5 x 104 N/C. Observe la figura y determine:

 
a.       VAB
b.      VBC
c.       VAC
9.       Una carga puntual Q establece en el punto A el campo eléctrico E, según indica la figura.

a.       Siendo d la distancia entre A y B, ¿el voltaje que hay entre estos puntos se podrían calcular por VAB  = Ed? Explique.
b.      ¿la explicación VAB = WAB / q podría emplearse para calcular esta diferencia de potencial?

10.   Los puntos A, B, C y P, que se muestran en la figura de este ejercicio, se encuentran en una región donde hay un campo eléctrico. Considerando el nivel cero de potencial en P, sabemos que los potenciales de los demás puntos son VA = 120 V, VB = 150 V y VC = 80 V.

a.       Determine los valores de las diferencias de potencial VA - VC y VB - VC.
b.      Considerando, ahora, que el nivel cero de potencial sea el del punto C, diga cuales serán los valores de VC, VA y VB en relación con este nuevo nivel.
c.       Con el mismo nivel en C, diga cuál es el potencial VP, del punto P.

11.   Considerando los puntos y los datos del ejercicio anterior, calcule la diferencia de potencial    VB – VA suponiendo que

a.       El nivel cero de potencial se encuentre en P.
b.      El nivel cero de potencial se halle en C.

12.   Observando los resultados de los ejercicios 10 y 11 responda:

a.       ¿El valor del potencial en un punto depende del nivel escogido como referencia?
b.      ¿El valor de la diferencia de potencial entre dos puntos depende del nivel de potencial escogido?


REFERENCIA: "FÍSICA GENERAL CON EXPERIMENTOS SENCILLOS"

martes, 7 de agosto de 2012

Guía Teórica: TORQUE o MOMENTO DE FUERZA

Línea de Fuerza: Es la recta que pasa por el vector Fuerza.

Brazo de palanca: es la distancia perpendicular a la línea de fuerza desde el eje de rotación.
Torque: Es la capacidad de una fuerza para producir la rotación de un cuerpo.
Convención de signos Torque: a favor de las manecillas del reloj es negativo; en contra de las manecillas del reloj es positivo.


El equilibrio rotacional es cuando la suma de los torque sobre un son igual a cero:




GUÍA TORQUE

1.       Determine el torque realizado por la fuerza de 50 N de la figura, respecto los puntos A, B y C.
 
2.       De acuerdo a la figura, determine el torque de la fuerza F de 80 N respecto al punto P.
3.    Los módulos de las Fuerzas F1 y F2 son iguales y de valor igual a 20 N. La distancia  desde O al punto de aplicación de cada fuerza es de 10 cm. Calcular el torque neto respecto a O.
   
4.       La barra que se muestra en la figura, de longitud 1,2 m, tiene un eje en el punto O. En el extremo A, que se encuentra a una distancia de 40 cm del eje, se aplica una fuerza de 10 N. Determinar el módulo y el sentido de una fuerza perpendicular a la barra, aplicada en el extremo B para que esté en equilibrio rotacional.
 
5.       La masa de la tabla es 10 kg, de largo 0,6 m y tiene una bisagra en el punto O, como muestra la figura. Determinar el modulo y sentido de la fuerza F aplicada en el punto A, para que la barra esté en equilibrio.
6.      Sobre una delgada placa cuadrada de lado 2 m actúa una fuerza F de módulo 2 N, tal como se indica en la figura. Con los datos entregados, ¿cuál es el torque sobre el cuadrado, respecto al pivote mostrado en la figura?
7.       La figura muestra una barra de peso despreciable, en equilibrio bajo la acción de cuatro fuerzas de módulo: 1 N, 3 N, 3 N y F, en ella también se indican los valores de los brazos de palanca. ¿Cuál debe ser el valor de F para que el equilibrio sea posible?