Manual Fisica 1 Semestre 2 2014

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    13-Oct-2015

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<ul><li><p>Facultad de Ciencias Qumicas &amp; Farmacia rea Fisico-Matematica </p><p>Fsica I 1 de 19 Pginas </p><p>A. SISTEMAS DE MEDIDAS Y VECTORES </p><p>1. Explique brevemente los trminos: Escalar, Vector. </p><p>2. La presin manomtrica en el interior de un neumtico de automvil tiene un valor de 30 lb/pulg2. Exprese la misma en pascales. </p><p> 3. Si la densidad de un cuerpo es de 0.75 g/cm3, determine el peso especfico de dicho cuerpo en </p><p>unidades del sistema tcnico ingls (es decir en lb/pie3.). 4. La densidad del mercurio es 13,600 Kg/m3. transforme este valor a unidades del sistema tcnico </p><p>ingls. 5. La presin manomtrica en el interior de un recipiente tiene un valor de 2,400 N/m2. exprese la </p><p>misma en poundal/pulg2 (PSI). 6. El peso especfico del AGUA es de 62.4 Lb/pie3. Determine el peso especfico del agua en N/m3 , </p><p>Kg/m3 y D/cm3 7. Una atmsfera de presin es equivalente a 1.013 x 105 N/m2. Transforme este valor a unidades del </p><p>sistema Ingls. 8. Un cuerpo se mueve inicialmente en forma semicircular (radio de 20 m), quedando en una </p><p>posicin exactamente al este del punto de salida; luego se mueve 80 m. en lnea recta con una </p><p>direccin y sentido de N 60 O; y finalmente, se mueve en lnea recta 100 m. con un ngulo generalizado de 320 grados. Determine: a) El desplazamiento total (vector) del cuerpo. b) La velocidad media y rapidez media, si se tard 2 minutos para desplazarse hasta dicha posicin. (S.I.) </p><p>Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ciencias Qumicas y Farmacia rea FISICO-MATEMTICA Ctedra: Fsica I Segundo Semestre 2014 </p><p>Instructores Catedrticos </p><p>Edgardo Quinez </p><p>Oscar Valverth Ing. Waldemar Nufio Reyes (Seccin A) </p><p>Cristian Ruiz Sosa Ing. Cesar Garca Njera (Secciones B &amp; D) </p><p>Fredy Marroquin </p></li><li><p>Facultad de Ciencias Qumicas &amp; Farmacia rea Fisico-Matematica </p><p>Fsica I 2 de 19 Pginas </p><p>9. Dados los vectores: </p><p>(N) j 9 + i 10- = C</p><p> } 42" 63 164 = ; N 20 = | B | { = B} O 24" 02 35 S; N 25 = | A | { = A</p><p>Determine: a. Transformar el vector C a la forma polar. b. El vector resultante de los tres vectores dados. c. El ngulo entre el vector B y el vector C. d. Un vector perpendicular a A y a C, cuya direccin y sentido sea entrando en el plano en </p><p>que dibuj a A y a C. e. Encontrar un vector P tal que sumado a C de como resultado el vector A. </p><p> 10. Un hombre perdido en un laberinto realiza cuatro desplazamientos consecutivos de forma tal que </p><p>al final del camino l est justamente donde parti. El primer desplazamiento es de 80 metros hacia el Oeste, el segundo es de 130 metros hacia el Norte, el tercero es de 50 metros en una direccin de 205 20 15. Encuentre la magnitud y direccin del cuarto desplazamiento. </p><p>11. Dados los vectores: </p><p>Determine: a) El ngulo entre A y B; b) Un vector C que sea perpendicular tanto a A como a B; c) El rea del tringulo formado por A y C ; d) A + 2B - 4(A - C) 12. Dados los vectores A = 80 N, B = 100 N, C = 70 N, D = 140 N, que se muestran en el plano, determine el vector RESULTANTE y el vector EQUILIBRANTE del sistema. </p><p>A = -8i + 2j (N) B = 6i - 3j (N) 45 = N 18 = C 0 12. </p></li><li><p>Facultad de Ciencias Qumicas &amp; Farmacia rea Fisico-Matematica </p><p>Fsica I 3 de 19 Pginas </p><p>13. Dados los vectores: </p><p>(N) j 9 + i 10- = C} 42" 36 64 = ; N 20 = | B | { = B (N) j 6 i 8 = A</p><p>;; </p><p> Determine: </p><p>a) Son los vectores A y B perpendiculares?. Razone su respuesta y deje indicado el procedimiento utilizado para obtener ese resultado. </p><p>b) El rea del paralelogramo formado por los vectores B y C </p><p>14. El vector resultante de la suma de 3 vectores A, B y C es )(34 mjiR</p><p> . Si los vectores </p><p>A y C son </p><p> Determine el vector B. Escriba el vector B en las formas: polar y rectangular. 15. Un hombre realiza tres desplazamientos consecutivos, el primero es de 20 m en la direccin 30 al norte del este, el segundo de 10 m en la direccin N 35 O y el tercero de 25 m OESTE FRANCO. Determine: a) El desplazamiento total (vector), b) La posicin (vector) del hombre luego de los tres desplazamientos, c) El Recorrido total realizado por el hombre, d) Velocidad media total, si los tres desplazamientos los realiza en 10, 5 y 15 segundos, respectivamente, e) Cul tendra que ser un cuarto desplazamiento realizado por el hombre para finalmente encontrarse en la posicin 30 m NORTE FRANCO. 16. Un tren se mueve con una rapidez prcticamente constante de 50 km/h. Primero se dirige hacia el este durante 30 minutos, luego a 45 noreste durante 20 minutos y hacia el oeste durante 50 minutos. Determine: a) Los vectores correspondientes a cada desplazamiento. b) El vector desplazamiento total. c) Velocidad media total del tren. d) Rapidez media total del tren. 17. Una persona camina 500 m, siguiendo una trayectoria circular y llegando al lado opuesto de donde sali (camina la mitad del permetro del crculo). Determine: a) El desplazamiento de la persona, b) Qu distancia camina la persona?, c) Cunto recorri la persona?, d) La posicin de la persona a partir del centro del crculo. 18. Desde un punto de referencia, las comunidad A se ubica a una distancia de 280 km, en una direccin 80 noreste y la comunidad B est ubicada a 190 km y 30 noroeste.. Determine: </p><p>a. La distancia que hay entre las comunidades A y B. b. El desplazamiento que tendra que realizar una persona para ir de la comunidad A a la </p><p> comunidad B. c. El desplazamiento que tendra que realizar una persona para ir de la comunidad B a la </p><p> comunidad A. 19. Considere los vectores: = 3i - 2j y = -i - 4j. Calcule: a) + ; b) | - | ; c) La direccin y sentido de + ; d) Producto punto de los vectores y ; e) Producto vectorial de los vectores y f) Angulo entre y . </p><p>(m) j i - = C} "4 = ; m = | A | { = A</p><p>4&amp;807535 </p></li><li><p>Facultad de Ciencias Qumicas &amp; Farmacia rea Fisico-Matematica </p><p>Fsica I 4 de 19 Pginas </p><p>20. Una caja es jalada por 3 personas en diferentes direcciones. La persona A lo hace con 5 N a 25 noreste, la persona B lo hace con 8 N a 45 noroeste y la persona C lo hace con 10 N a 15 sureste. Determine: </p><p>a. La fuerza resultante sobre la caja. b. La direccin en la que se mueve la caja. c. La fuerza que una cuarta persona debe aplicar de tal manera que la caja no se mueva. </p><p> 21. Dados los vectores: </p><p>(N) k 10 - j14 + i 8- = C</p><p> } 48" 42 112 = ; 32" 64 84 = ; N 15 = | B | { = B (N) k 8 + j 12 + i 6 = A yx</p><p>Determine: </p><p>a. El ngulo director con respecto al eje "z" del vector B (determine solamente el ngulo z ms pequeo). </p><p>b. El vector resultante de los tres vectores dados y el vector unitario en la direccin del vector resultante. </p><p>c. Si los vectores A y B son perpendiculares. d. Opere: 4 (C x B), luego determine el modulo (magnitud) y ngulos directores del vector </p><p>que resulta de la operacin realizada. e. La grafica del vector A en R3. </p><p> 23. Dados los vectores: </p><p> Determine: a. Si los vectores A y B son perpendiculares. b. Encontrar un vector P tal que sumado al vector B de como resultante el vector C. c. Opere: 4 (C x B), luego escriba el resultado en la forma Polar. </p><p>B. CINEMATICA 1. Explique en forma clara y breve el significado de los trminos: trayectoria, posicin, </p><p>desplazamiento, distancia y recorrido. 2. Compare la rapidez media en los dos casos siguientes: </p><p>a. Se caminan 240 pies con una rapidez de 4.0pies/s y despus se corren 240 pies con una rapidez de 10pies/s sobre una pista recta. </p><p>b. Se camina durante 1.0 min. Con una rapidez de 40pies/seg. y despus se recorre durante 1.0 min. A 10pies/seg. sobre una pista recta. </p><p> (N) k 0 + j 9 + i 10- = C</p><p> } 124 = ; N 20 = | B | { = B (N) k 12 + j 6 + i 8 = A ZX</p><p> 90;'30 </p><p>22. </p></li><li><p>Facultad de Ciencias Qumicas &amp; Farmacia rea Fisico-Matematica </p><p>Fsica I 5 de 19 Pginas </p><p>3. Un tren se mueve con una rapidez prcticamente constante de 60km/h dirigindose hacia el este durante 40 min. Y despus, en una direccin a 45 al este del norte durante 20 min. Y, por ultimo, hacia el oeste durante 50 min. Cul es su desplazamiento total? </p><p> 4. Un carro arranca a partir del punto de reposo y se movi con aceleracin constante. En un </p><p>momento (punto A) tena una rapidez de 9.14m/s y 48.8 mas lejos tiene una rapidez de 15.2 m/s. Determine: </p><p>a. La aceleracin (vector) b. El tiempo empleado en recorrer los 48.8 m. mencionados c. El tiempo necesario para alcanzar la rapidez de 9.14m/s o sea V1. d. La distancia total recorrida a partir del punto de reposo hasta el punto B. e. La aceleracin (vector) y diga de que tipo es, si en el punto B, ve a un perro a 20 m. de </p><p>distancia sobre su trayectoria y aplica los frenos hasta que finalmente para 5mts. antes del perro. </p><p>5. Un automvil parte del reposo, con aceleracin constante, de un punto A y tarda 2 s en pasar por un punto B, para luego dirigirse a un punto C (colineal con A y B) ubicado a 24 m del punto B. Su rapidez cuando pasa por el punto C es 14.4 m/s. Con esta informacin, determine: a) La aceleracin del auto entre los puntos B y C y entre los puntos A y B, b) La velocidad del automvil cuando pasa por el punto A y c) El desplazamiento total del automvil cuando pasa por el punto C. </p><p>6. En el momento en que se enciende la luz verde de un semforo de trnsito, arranca un automvil con aceleracin constante de 6 p/s. En el mismo instante un camin que lleva una rapidez constante de 30 p/s alcanza y rebasa al automvil. a) A qu distancia del punto de partida alcanza el automvil al camin?, b) determine la velocidad del automvil cuando van a la par. </p><p> 7. Un auto y un tren se mueven al mismo tiempo a lo largo de trayectorias paralelas a 25m/s. A causa </p><p>de una luz roja el auto experimenta una aceleracin uniforme de -2.50 m/s y para. Permanece en reposo durante 45 s, despus acelera hasta una velocidad de 25 m/s a 2.5 m/s. A qu distancia del tren est el auto cuando alcanza la velocidad de 25 m/s, suponiendo que el tren mantuvo la velocidad constante. </p><p> 8. El piloto de un auto de inicia la marcha de su vehiculo desde el reposo y acelera a 10 m/s durante </p><p>400 m. a) Cuanto tiempo tarda el auto en recorrer dicha distancia. b) Cual es su velocidad al final de su recorrido? </p><p> 9. Un auto y un camin se mueven sobre el eje x, ambos parten del reposo, el auto en x=10m y el </p><p>camin en x=50 m, la aceleracin del auto es 1m/s y la del camin es la mitad. Encuentre el tiempo, la posicin y la velocidad de ambos vehculos cuando se cruzan. </p><p> 10. Dos autos: A y B, separados 150 m, se aproximan entre si, A con rapidez constante de 20 m/s y B </p><p>con rapidez inicial de 10 m/s, acelerando a razn de 2 m/s. a) En que tiempo tardan los autos en chocar? b) Qu distancia recorre A hasta chocar, y B? c) Graficar la posicin de los autos en el mismo sistema. </p><p> 11. Una pelota fue lanzada directamente hacia abajo a 8 m/s desde una altura de 30 m. En qu </p><p>momento la pelota golpea al suelo? </p></li><li><p>Facultad de Ciencias Qumicas &amp; Farmacia rea Fisico-Matematica </p><p>Fsica I 6 de 19 Pginas </p><p> 12. Una pelota lanzada hacia arriba es capturada por el lanzador despus de 20 s. Determine, a) </p><p>velocidad inicial de la pelota, b) altura mxima que alcanza. 13. Una piedra cae a partir del reposo desde la cumbre de un elevado despeadero. Una segunda </p><p>piedra es lanzada hacia abajo desde la misma altura 2 s despus con una velocidad inicial de 30 m/s. Si ambas piedras caen simultneamente al suelo, cul es la altura del despeadero?. </p><p> 14. Desde la terraza de un edificio de 20 metros de altura se lanza hacia arriba una pelota con una </p><p>velocidad inicial de 10 m/s. La pelota se lanza verticalmente, llega a su punto de altura mxima y pega en el suelo (en la base del edificio). Con esta informacin, determine: </p><p> a. El tiempo que tarda en el aire la pelota (tiempo de vuelo) b. La altura mxima (sobre el suelo) que alcanza la pelota c. La posicin de la pelota cuando est en su punto de altura mxima, con respecto a la </p><p>terraza del edificio. d. La posicin de la pelota cuando est en su punto de altura mxima, con respecto al suelo. e. El desplazamiento (vector) de la pelota cuando est en su punto de altura mxima y </p><p>cuando ha hecho impacto con el suelo. f. La velocidad de la pelota en su punto de altura mxima y al hacer impacto con el suelo. g. El desplazamiento y la velocidad de la pelota en los siguientes tiempos: 0.5s, 1s, 1.5s, 2s, </p><p>3s, 4s, 10s. Es correcto realizar estos clculos para cualquier tiempo?. 15. Resuelva los incisos del problema 14, si la pelota se lanza con una velocidad inicial de 10 m/s y </p><p>con un ngulo de 30 con respecto a la horizontal. 16. Resuelva los incisos del problema 14, si la pelota se lanza HORIZONTALMENTE con una velocidad </p><p>inicial de 10 m/s. 17. Una bola rueda sobre una mesa horizontal de 4.0 pues de alto cayendo desde su borde y llegando </p><p>al suelo en un punto situado a una distancia horizontal de 5.0 pies del borde de la mesa. Cul era su rapidez en el instante en que cay de la mesa? </p><p> 18. Un bombardero en picada a un ngulo de 53 con la vertical deja caer una bomba a una altura </p><p>de 730 m. La bomba choca con la Tierra 5.0s. despus. </p><p>a. Cul era la rapidez del bombardero b. Cul fue la distancia horizontal recorrida por la bomba durante el vuelo? c. Cules eran las componentes horizontal y vertical de su velocidad justo antes de chocar </p><p>con la tierra? 19. El pateador de un equipo de ftbol americano puede comunicarle al baln una rapidez inicial de </p><p>25m/s. cul debe ser el intervalo angular en el que debe patear el baln para anotar un gol de campo desde un sitio que se encuentra a 50m. de los postes cuyo travesao horizontal est a 3.44m. por encima del piso? </p></li><li><p>Facultad de Ciencias Qumicas &amp; Farmacia rea Fisico-Matematica </p><p>Fsica I 7 de 19 Pginas </p><p>20. Un aeroplano que vuela con una rapidez de 200 km/h (en aire tranquilo) lleva una direccin tal que con un viento que sopla del oeste (del oeste hacia el este), viaja en lnea recta hacia el norte. Determine: </p><p>a. La velocidad del aeroplano a lo largo de su trayectoria recta. b. La direccin (con respecto a los puntos cardinales) hacia donde debe dirigirse la cabeza </p><p>del aeroplano para que su ruta sea hacia el norte. </p><p>21. Un globo que se encuentre a una altura de 300 m sobre el suelo, sube con una rapidez de 6 m/s. Determine el tiempo que tarda en caer un objeto que va en la canasta del globo, si: </p><p>a. El objeto se deja caer b. El objeto se lanza hacia abajo con una rapidez de 4 m/s c. El objeto se lanza hacia arriba con una rapidez de 4 m/s d. El objeto se lanza horizontalmente con una rapidez de 4 m/s e. El objeto se lanza con un ngulo de 30 con respecto a la horizontal. f. Cmo variaran los incisos anteriores si, adems, se considera que el globo sube con un...</p></li></ul>