Guía Lanzamientos Verticales

1.       Un cuerpo se deja caer libremente desde una altura de 80 m ¿Qué tiempo emplea en llegar al piso?

2.       El movimiento de caída libre de un cuerpo, cerca de la superficie de un astro cualquiera, en uniformemente acelerado, como sucede en la Tierra. Un habitante de un planeta X, que desea medir la aceleración de la gravedad en este planeta, deja caer un cuerpo desde una altura de  64 m, y observa que tardó 4 s en llegar al suelo.

a)      ¿Cuál es el valor de g en el planeta X?

b)      ¿Cuál es la velocidad del cuerpo soltado justo antes de llegar al suelo?

3.       Un astronauta, en la Luna, arrojó un objeto verticalmente hacia arriba, con una velocidad inicial de 8 m/s. El objeto tardo 5 s para alcanzar el punto más alto. Con estos datos calcule:

a)      El valor de la aceleración de gravedad lunar.

b)      La altura que alcanzó el objeto.

4.       Suponga que un objeto fuese lanzado verticalmente hacia arriba desde la superficie de la Tierra, con velocidad inicial de 8 m/s. Calcule la altura que alcanzaría y compárela  con la altura alcanzada en la luna, del ejercicio anterior.

5.       Para el caso descrito en el ejercicio 3, determine:

a)      La velocidad con que el objeto regresa a la mano del lanzador.

b)      ¿Cuánto tiempo permaneció el objeto fuera de las manos del lanzador?

6.       El gato puede salir ileso de muchas caídas. Suponga que la mayor velocidad con la cual él puede llegar al suelo sin golpearse sea de 9 m/s. Entonces, si desprecia la resistencia del aire, ¿Cuál es la altura máxima de caída, para que el gato no se lastime?

7.       Un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba, a partir de la superficie de la Tierra, con una velocidad inicial de 20m/s. Si se desprecia la resistencia con el aire, calcular el tiempo total que el cuerpo permanece en el aire.

8.       Un cuerpo de deja caer libremente desde lo alto de un edificio, si tarda 9 segundos en llegar al suelo ¿qué distancia recorre?

9.       Si se lanza un cuerpo hacia abajo con una rapidez de 5 m/s, entonces al cabo de 1 s ¿cuál será la distancia que habrá recorrido?

10.   Si una pelota es lanzada verticalmente hacia arriba con una velocidad de 30 m/s, ¿qué tiempo emplea en alcanzar la máxima altura?

11.   De un edificio es dejado caer un cuerpo desde el reposo. Si en el último segundo, antes de llegar al suelo recorre 25 m. Calcular la altura desde la que se dejo caer.

12.   Desde una torre, se deja caer una piedra en t = 0 s, y otra en t = 1 s. Calcular la distancia que separa las piedras en el instante t = 3 s.

13.   Un helicóptero está subiendo verticalmente a 5 m/s, justo en ese momento deja caer una caja pesada. Lo más correcto con respecto al cuerpo que se dejó caer, es que:

A) la caja primero sube y después baja.

B) la caja caerá inmediatamente después de ser soltada.

C) la velocidad inicial de la caja es cero.

D) al soltar la caja, se acerca al helicóptero.

E) la caja cae con una aceleración menor que la de gravedad.

Respuestas:
1.      4 s
2. A) 8 m/s2                         
     B)   - 32 m/s
3.  A) 1,6 m/s2 
          B)  20 m
4.  A)   3,2 m
5.  A)   - 8 m/s
     B)    10 s
6.        4,05 m
7.        4 s
8.      405 m
9.        10 m
10.       3 s
11.      45 m 
12.      25 m 
13.     A)

CAMPO ELÉCTRICO

1.       Se observa que una carga positiva q = 1,5 µC, colocada en un punto P, queda sujeta a una fuerza eléctrica F = 0,6 N, vertical hacia abajo.

a.       ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en el punto P?

b.      Muestre en la figura, la dirección y el sentido del vector E en P.

2.       En cierto punto del espacio existe un campo eléctrico E = 5 x 10⁴ N/C, horizontal hacia la izquierda. Si colocamos una carga q en ese punto, observamos que tiende a desplazarse hacia la derecha por acción de una fuerza eléctrica de magnitud F = 0,2 N.

a.       ¿Cuál es el signo de la carga q?

b.      Determine, en µC, el valor de q.

3.       Una carga eléctrica puntual positiva, Q = 4,5 µC, se encuentra en el aire. Considere un punto P situado a una distancia r = 30 cm, de Q.

a.       ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico creado por Q en P?

b.      Si el valor de Q se duplicara, ¿Cuántas veces mayor se volvería la intensidad del campo en P?

c.       Entonces, ¿Cuál sería el nuevo valor del campo en P?

4.       En el ejercicio anterior, después de duplicar el valor de Q, considere un punto P’ situado a 90 cm de esta carga.

a.       La distancia P’ a Q ¿Cuántas veces es mayor que la distancia de P a Q?

b.      Entonces, la intensidad del campo en P’, ¿Cuántas veces es menor que en P?

c.       Luego, ¿Cuál es la intensidad del campo en P’?

5.       Considerando otra vez el ejercicio 3, después de duplicar el valor de Q imagine que esta carga y el punto P se encuentran en agua (considere la constante dieléctrica de este material igual a 80).

a.       El valor del campo eléctrico en P, ¿sería mayor o menor que en el aire? ¿Cuántas veces?

b.      Entonces, ¿Cuál sería ahora la intensidad del campo en P?

6.       Dos cargas puntuales Q₁ = 8 x 10^-7 C y Q₂ = - 8 x 10^-7 C, se encuentran en aire,  a una distancia de 20 cm.

a.       Trace, en la figura, el vector campo eléctrico, E₁ originado por la carga Q₁ en el punto P, situado en medio de la distancia entre ambas cargas.

b.      ¿Cuál es la intensidad de este campo E₁?

7.       Responda según el diagrama de la pregunta anterior.

a.       En la figura, trace el vector E₂ creado por Q₂ en el punto P.

b.      ¿Cuál es el valor de E₂?

c.       Determine, entonces, el campo eléctrico resultante formado por Q₁ y Q₂ en P.

8.       Una esfera electrizada uniformemente produce, en un punto P exterior a ella, un campo eléctrico E = 1,5 x 10⁴ N/C, cuya dirección y sentido se muestran en la figura. La distancia de P a la superficie de la esfera es igual al propio radio de ésta.

a.       ¿Cuál es el signo de la carga en la esfera?

b.      Considere un punto P’ muy cercano a la superficie del cuerpo. La distancia de P’ al centro de la esfera, ¿Cuántas veces es menor que la distancia de P a este centro?

c.       Entonces, la intensidad del campo en P’, ¿es mayor o menor que en P? ¿Cuántas veces?

d.      De modo que, ¿Cuál será la intensidad del campo en cualquier punto cercano a la superficie de esta esfera?

TIPOS DE MOVIMIENTO RECTILÍNEOS

1.       Un auto que se mueve en línea recta con una velocidad de 8 m/s frena reduciéndola a 2 m/s después de 6 segundos. Calcular la aceleración ese intervalo de tiempo

2.   Un automóvil corre a una velocidad de 10 m/s en el momento en que el conductor pisa el acelerador.   

      Esto ejercerá sobre el auto una aceleración constante que aumenta su velocidad a 20 m/s en 5 s.       Considérese t = 0 el instante en que el manejador pisa el acelerador.

a)      ¿Cuál es la aceleración del automóvil?

b)      Suponiendo que el auto mantuviera esta aceleración hasta el instante t = 10 s, ¿Cuál es la velocidad en ese momento?

c)       ¿Cuál es la distancia recorrida por el auto desde el inicio de la aceleración hasta el instante t = 10 s?

d)      En el instante t = 10 s, el conductor pisa el freno, desacelerando el automóvil con una aceleración negativa de 6 m/s². ¿Qué distancia recorre el auto desde tal instante hasta que se detiene?

  

3.       Un cuerpo que se mueve rectilíneamente con una rapidez 10 m/s, experimenta una retardación constante de magnitud 2 m/s². ¿Cuántos segundos tarda en detenerse?

4.       Los autos A y B van por una misma carretera de acuerdo con el grafico de la figura de este problema. En t = 0, ambos se encuentran en el kilometro cero. Analice las afirmaciones siguientes relacionadas con el movimiento de tales automóviles y señale las que son correctas. Explique cada una de las alternativas.

a)      En t = 0 tenemos que v_A = 0 y v_B = 60 km/h.

b)      Ambos autos se desplazan con un movimiento uniformemente acelerado.

c)       De t = 0 a t = 2 h, A recorrió 120 km, y B 180 km.

d)      A y B tienen velocidades contantes, siendo la  v_A = 60 km/h y v_B = 30 km/h.

e)      A alcanza a a B cuando el tiempo es igual a 2 h.

5.       Un auto se mueve con una velocidad de 15 m/s cuando el conductor aplica los frenos. El movimiento pasa a ser uniformemente retardado, haciendo que el auto se detenga totalmente en 3 segundos.

a)      Calcule la desaceleración que los frenos imprimen al cuerpo.

b)      Trace el diagrama v/t durante el tiempo de frenado.

c)       Calcule la distancia que el automóvil recorre durante el frenado.

6.       Una persona le proporciona la siguiente ecuación del movimiento de un cuerpo que se desplaza en línea recta:

d = 6t + 2,5t²   (t en segundos y d en metros)

Con base en esta información, determine:

a)      El tipo de movimiento del cuerpo.

b)      La velocidad inicial del mismo.

c)       La aceleración del movimiento.

7.       ¿Cuál es la velocidad del móvil, descrito en el gráfico, en el instante t = 6 s, ?

8.       De acuerdo al gráfico velocidad versus el tiempo, de un movimiento rectilíneo, calcular:

a)      La aceleración en cada uno de los siete tramos.

b)      La distancia recorrida en cada tramo.

c)       ¿en cuál tramo el móvil se mantuvo en reposo? ¿Por qué?

9.       Una partícula desarrolla un movimiento variado, según el gráfico v versus t de la figura. Calcular el desplazamiento de la partícula desde t = 0 s hasta t = 5 s.

10.   El gráfico corresponde al de un automóvil que se mueve a lo largo de una carretera recta, de manera tal que su velocidad inicial es v₀ = 3 m/s. Calcular la rapidez de partícula en el instante t = 3 s?

11.   La figura, representa la posición en función del tiempo para un ciclista. Calcular la rapidez y velocidad media con que el ciclista recorrió los primeros 160 m.

12.   Un cuerpo se mueve en una recta con una velocidad que varía en el tiempo, tal como se muestra en la figura. Calcular la distancia recorrida y el desplazamiento durante los primeros 10 segundos.

13.   Dos móviles A y B parten del mismo punto y se mueven en el mismo sentido a lo largo de la misma recta. De acuerdo con esta información, se puede asegurar que en el instante

A)     A y B tienen la misma aceleración.

B)      la aceleración de B es mayor que la de A.

C)      A y B tienen la misma rapidez.

D)     la rapidez de A es mayor que la de B.

E)      la rapidez de B es mayor que la de A.

14.   De la observación del siguiente gráfico se pueden extraer varias conclusiones. Una de ellas es que, si los móviles P y Q parten del mismo lugar

A)     hasta t3 ambos recorrieron la misma distancia.

B)      en t1 ambos se encuentran.

C)      en t2 ambos están detenidos.

D)     en t1 ambos tienen la misma rapidez pero P va adelante.

E)      entre t2 y t3 Q se devuelve.

1.       -1 m/s²
2.       A)  2 m/s²     B)  30 m/s          C)  200 m        D)  75 m
3.       5 s
4.       A) V            B)V                  C) V               D) F          E) F
5.       A)   -5 m/s²       C)  22,5 m
6.       A) MUA       B) 6 m/s       C) 5 m/s²
7.       2 m/s
8.       A)  7,5 m/s²   ;   0    ;   2,5 m/s²   ;   -7,5 m/s²   ;   0    ;   12,5 m/s²    ;    0         
       B)   140 m    ;    300 m    ;    625 m    ;     375 m    ;    0    ;    25 m     ;    100 m                  
       C) en el tramo EF
 9.       25 m
10.   15 m/s
11.   r = 10,7 m/s               v = 5,3 m/s
12.   distancia = 60 m                    desplazamiento = 20 m
13.   D
14.   D

Guía Ley de Coulomb

1.       Si  1 C = 6,25 x 10¹⁸ electrones en exceso (si la carga fuera negativa) o el defecto (si la carga fuera positiva), calcular en coulomb el valor de la carga de un electrón.

2.       Usando la respuesta anterior determinar, en coulomb, el valor de la carga Q de un cuerpo que posee 5 x 10¹⁴ protones en exceso. Exprese también este valor en µC.

4.       Dos cargas puntuales negativas, cuyos módulos son Q₁ = 4,3 µC y Q₂ = 2 µC, están situadas en el aire y separadas una distancia r = 30 cm.

a.       Trace en la figura la fuerza que Q₁ ejerce sobre Q₂. ¿Cuál es el valor de esta fuerza?

b.      Trace en la figura la fuerza que Q₂ ejerce sobre Q₁. ¿Cuál es el valor de esta fuerza?

5.       Suponga en el ejercicio anterior que el valor de la carga Q₁ se volvió 10 veces mayor, que el valor de Q₂ se redujo a la mitad, y que la distancia entre ellas se mantuvo constante.

a.       ¿Por qué factor quedaría multiplicado el valor de la fuerza entre las cargas?

b.      Entonces, ¿Cuál sería el nuevo valor de esa fuerza?

6.       Considere de suevo el ejercicio 4 y suponga que los valores de Q₁ y Q₂ se han mantenido constantes.

a.       Si la distancia entre estas cargas se vuelve dos veces mayor, ¿la fuerza entre ellas aumentará o disminuirá? ¿Cuántas veces?

b.      Si la distancia entre las cargas se vuelve dos veces menor, ¿la fuerza entre ellas aumentara o disminuirá? ¿Cuántas veces?

7.       Suponga ahora que las cargas eléctricas del ejercicio 4 se sumergen en glicerina (K _glicerina = 43), conservando los valores de Q₁, Q₂ y r mencionados en dicho ejercicio.

a.       En este caso, ¿el valor de la fuerza entre las cargas, aumentará o disminuirá? ¿Cuántas veces?

b.      Entonces, ¿Cuál será el valor de la fuerza entre Q₁ y Q₂ cuando están sumergidas en glicerina?

8.       Dos cargas eléctricas puntuales están separadas una distancia de 4 x 10^-2 m, y se repelen con una fuerza de 27 x 10^-4 N. Suponga que la distancia entre ellas se aumenta a 12 x 10^-2 m.

a.       ¿Cuántas veces se incremento la distancia entre las cargas?

b.      ¿La fuerza entre las cargas aumento o disminuyó? ¿Cuántas veces?

c.       Entonces, ¿Cuál es el valor de la fuerza de repulsión entre las cargas?

9.       Dos cargas eléctricas puntuales están separadas una distancia de 15 cm. La distancia entre ellas se altera hasta que la fuerza eléctrica se vuelve 25 veces mayor.

a.       ¿la distancia entre las cargas fue incrementada o reducida? ¿Cuántas veces?

b.      Entonces, ¿Cuál es el nuevo valor de la distancia entre ambas cargas?

10.   La figura muestra dos cargas puntuales, Q₁ = 4 µC y Q₂ = -1,5 µC. Una carga positiva q = 2 x 10^-7 C, es colocada en el punto P₁ situado a 5 cm de Q₂. Suponiendo que estas cargas se encuentran en el aire, responda:

a.       ¿Cuál es la magnitud y sentido de la fuerza ejercida por Q₁ sobre q?

b.      ¿Cuál es la magnitud y sentido de la fuerza ejercida por Q₂ sobre q?

c.       ¿Cuál es la magnitud y el sentido de la fuerza eléctrica resultante que actúa sobre q?

11.   Considere la figura y datos del ejercicio anterior, determine la magnitud y sentido de la fuerza eléctrica resultante que actúa en q su se colocara en el punto P₂, situado a 5 cm de Q₂.

12.   Dos cargas eléctricas puntuales, situadas en el aire, se repelen con cierta fuerza F.

a.       Si estas cargas fueran sumergidas en agua (manteniendo constante su separación), ¿aumentará o disminuirá la fuerza entre ellas? ¿Cuántas veces?

b.      Para que al sumergirlas en el agua la fuerza entre las cargas no sufra alteración, ¿deberá aumentarse o disminuirse la distancia que hay entre ellas? ¿Cuántas veces?

Guía de Electrostática

1.       Una barra electrizada negativamente se coloca cerca de un cuerpo metálico AB (neutro):

a)      ¿hacia dónde se desplazarán los electrones libres de este cuerpo metálico?

b)      Entonces, ¿cuál es el signo de la carga que aparece en A? ¿y en B?

c)       ¿Cómo se denomina esta separación de cargas que ocurrió en el cuerpo metálico?

2.       Supongamos que el cuerpo AB del ejercicio anterior es un dieléctrico:

a)      ¿habrá movimiento de electrones libres en AB?

b)      Describa lo que sucede con las moléculas de esta dieléctrico (haga un dibujo que ilustre su respuesta).

c)       Entonces ¿Cuál es el signo de la carga eléctrica que aparece en el extremo A del aislante? ¿y en B?

d)      ¿Cómo se denomina este fenómeno que se produjo en el dieléctrico AB?

3.       Considere nuevamente el cuerpo metálico que se muestra en la figura del ejercicio 1. Supongamos que el extremo B del mismo se conecta a tierra mediante un hilo conductor:

a)      Describa el movimiento de cargas que se producirá debido a esta conexión.

b)      Al eliminar el contacto de AB con tierra y alejar el inductor, ¿el cuerpo metálico quedará electrizado? ¿Cuál es el signo de su carga?

4.       En la figura suponga que alejamos el inductor del conductor antes de deshacer su conexión a tierra.

a)      ¿Qué sucedería con los electrones en exceso del conductor AB?

b)      ¿El cuerpo AB permanecería electrizado positivamente o negativamente, o bien quedará neutro?

5.       Suponga un aislante C neutro al cual se le acerca una barra B que está electrizada negativamente:

a)      Haga un dibujo que indique la carga que aparecen en los extremos del cuerpo C en virtud del acercamiento de una barra electrizada negativamente.

b)      ¿Cuál es el extremo de C que será atraído por B? ¿Cuál será repelido?

c)       ¿El cuerpo C es atraído hacia B? ¿Por qué?

d)      Describa lo que sucede con el cuerpo C después de tocar la barra B.

6.       Un cuerpo electrizado con carga positiva se acerca a la bolita de un péndulo eléctrico (un electroscopio):

a)      Si la bolita fuera atraída por el cuerpo ¿podríamos concluir que esta electrizada negativamente? ¿Por qué?

b)      Si la bolita fuera repelida ¿podríamos concluir que posee carga positiva? ¿Por qué?

7.       Si  acercamos un cuerpo C que electrizado negativamente a un electroscopio de laminillas neutro:

a)      ¿Cuál es el signo de la carga que aparecería en la esfera del electroscopio? ¿y en sus laminillas?

b)      ¿las hojas del electroscopio se abrirán? Explique.

c)       Describa la transferencia de carga que se producirá si el cuerpo C tocase la esfera.

d)      Al alejar el cuerpo C ¿Cuál sería el signo de la carga que quedaría distribuida en el electroscopio?

8.       Un electroscopio de laminillas se encuentra electrizado negativamente, y acercamos a du esfera una barra electrizada B.

a)      Hallamos que las hojas del electroscopio tienen un aumento en su separación ¿Cuál es el signo de la carga en la barra B? Explique.

b)      Si la carga de B fuera positiva ¿Qué sucedería con la separación entre las hojas del electroscopio? ¿por qué?