Facultad de Arquitectura e Ingeniería 1 Departamento de Ciencias

CURSO: FÍSICA 2

Tema :

PREGUNTAS DE TEORÍA

1. Al estudiar estáticamente un muelle, se

obtienen las siguientes lecturas: Peso

suspendido (g) 0 2 6 10 15 20

Long. muelle (mm)

70,0 72,0 76,1 79,9 84,9 99,2

Diga si para toda la región el resorte es elástico

y cuánto vale la constante elástica.

2. En la figura adjunta se muestra el

desplazamiento de un objeto oscilante en

función del tiempo. Calcule:

a) la frecuencia;

b) la amplitud y

c) el periodo.

3. Un cuerpo de masa desconocida se une a un

resorte ideal con constante de fuerza 120 N/m.

Se observa que vibra con una frecuencia de 6

Hz. Calcule a) El periodo b) La frecuencia

angular c) La masa del cuerpo.

4. Una pieza de una máquina está en MAS con

frecuencia de 5,00 Hz y amplitud de 1,80 cm.

¿Cuánto tarda la pieza en ir de x = 0 cm a x = -

1,80 cm?

PROBLEMAS

NIVEL I

5. Un cuerpo de masa desconocida se une a un

resorte ideal con constante de 120 N/m. Se

observa que vibra a una frecuencia de 6,00 Hz.

Calcule: a) el periodo; b) la frecuencia angular;

c) la masa del cuerpo.

6. Se crea un oscilador armónico usando un

bloque de 0,600 kg, que se desliza sobre una

superficie sin fricción y un resorte ideal con

constante de fuerza desconocida. Se determina

que el oscilador tiene un periodo de 0,150 s.

Calcule la constante de fuerza del resorte.

7. En un laboratorio de física, se conecta un

deslizador de riel de aire de 0,200 kg al

extremo de un resorte ideal de masa

despreciable y se pone a oscilar. El tiempo

entre la primera vez que el deslizador pasa por

la posición de equilibrio y la segunda vez que

pasa por ese punto es de 2.60 s. Determine la

constante de fuerza del resorte.

8. Un cuerpo oscila con M.A.S. a lo largo del eje

x, su desplazamiento varía de acuerdo a la

ecuación x(t) = 4,00 cos(πt+π/4). Donde t esta

en segundos, A esta en metros y los ángulos

están en radianes. Calcular a) La amplitud A, la

frecuencia f y el periodo T del movimiento. b)

La velocidad y la aceleración del cuerpo en

cualquier instante t. c) Basándose en el

resultado obtenido en la parte b, obtenga la

velocidad y aceleración del cuerpo en t = 1,00

s.

9. Un objeto se mueve en un MAS. Cuando esta

desplazado 0,600 m a la derecha de su posición

de equilibrio, tiene una velocidad de 2,20 m/s a

la derecha y una aceleración de 8,40 m/s2 a la

izquierda. ¿A que distancia de este punto se

desplazará el objeto antes de detenerse

momentáneamente para iniciar su movimiento

a la izquierda?

10. La posición de una partícula se conoce por la

expresión x=(4,00 m) cos (3,00πt + π), donde x

está en metros y t en segundos. Determine: a) la

frecuencia y periodo del movimiento, b) la

amplitud del movimiento, c) la constante de

fase y d) la posición de la partícula en t =0,250

s.

11. Un oscilador armónico simple tarda 12,0 s en

someterse a cinco vibraciones completas.

Encuentre a) el periodo de su movimiento, b) la

frecuencia en hertz y c) la frecuencia angular en

radianes por segundo.

12. Un objeto de 7,00 kg cuelga del extremo

inferior de un resorte vertical amarrado a una

viga. El objeto se pone a oscilar verticalmente

con un periodo de 2,60 s. Encuentre la

constante de fuerza del resorte.

13. Un pistón en un motor a gasolina está en

movimiento armónico simple. Si considera los

extremos de su posición relativa con su punto

central como ±5,00 cm, encuentre la velocidad

máxima y la aceleración del pistón cuando el

motor está funcionando a 3 600 rev/min.

MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE

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14. Un objeto está en movimiento armónico simple

con periodo de 1,200 s y amplitud de 0,600 m.

En t = 0 s, el objeto está en x = 0 m. ¿A qué

distancia está de la posición de equilibrio

cuando t = 0,480 s?

15. Una silla de 42,5 kg se sujeta a un resorte y se

le permite oscilar. Cuando la silla está vacía,

tarda 1,30 s en efectuar una vibración completa.

Cuando una persona se sienta en ella, sin tocar

el piso con los pies, la silla tarda 2,54 s en

efectuar un ciclo. Calcule la masa de la

persona.

NIVEL II

16. Un deslizador de 1,00 kg, unido a un resorte

con constante de fuerza de 25,0 N/m, oscila

sobre una pista de aire horizontal sin fricción.

En t =0, el deslizador se libera desde el reposo

en x=-3,00 cm. (Es decir: el resorte se

comprime 3,00 cm.) Encuentre a) el periodo de

su movimiento, b) los valores máximos de su

rapidez y aceleración, y c) la posición,

velocidad y aceleración como funciones del

tiempo.

17. Un objeto de 1,00 kg se une a un resorte

horizontal. El resorte inicialmente se estira

0,100 m y ahí se libera el objeto desde el

reposo. Éste comienza a moverse sin fricción.

La siguiente vez que la rapidez del objeto es

cero es 0,500 s después. ¿Cuál es la rapidez

máxima del objeto?

18. Un bloque A esta atado a un resorte y realiza un

movimiento armónico simple horizontalmente,

desplazándose sobre una superficie sin

rozamiento y con una frecuencia f=3,00 Hz. Un

bloque B descansa sobre un bloque A y el

coeficiente de rozamiento estático entre los dos

bloques es μs=0,500. ¿Cuál es la máxima

amplitud de oscilación que debe tener el

sistema para que el bloque B no se deslice?

19. Un bloque de 2.00 kg. que se desliza sin

fricción, se conecta a un resorte ideal con k=

300 N/m. En t = 0, el resorte no está estirado ni

comprimido y el bloque se mueve en la

dirección negativa a 12,00 m/s. Calcule: a) la

amplitud; b) el ángulo de fase. c) Escriba una

ecuación para la posición en función del

tiempo.

20. La punta de la aguja de una máquina de coser

se mueve en MAS sobre el eje x con una

frecuencia de 2,50 Hz. En t = 0 s, sus

componentes de posición y velocidad son +1,10

cm y -15,00 cm/s. a) Calcule la componente de

aceleración de la aguja en t = 0 s. b) Escriba

ecuaciones para las componentes de posición,

velocidad y aceleración de la punta en función

del tiempo.

NIVEL III

21. Calcular el período del movimiento para el

sistema de la figura. M=250 g, K1=30 N/m,

K2=20 N/m y no existe rozamiento.

22. El coeficiente de rozamiento estático entre la

taza de masa M2 de la Figura y el soporte de

masa M1, es μe. Entre M1 y la superficie

horizontal no hay rozamiento. Si la constante

elástica del resorte es K, calcular la máxima

amplitud que se puede dar al movimiento

vibratorio del sistema sin que caiga la taza.

23. Una partícula de 3,00 kg de masa se mueve en

el eje OX por la acción de una fuerza que en el

sistema internacional viene dada por la

ecuación: F=-π2x/27. En t=1,00 s se encuentra

en x=0 m, y en t=3,00 s, v=1,00 m/s.

Determinar la ecuación del desplazamiento

x=x(t).

24. En la Figura se representa la posición en

función del tiempo de un cuerpo de masa

m=0,500 kg, que realiza una oscilación

armónica en torno al origen de coordenadas. 1)

Escribe la ecuación de la velocidad de m en

función del tiempo y represéntala gráficamente.

2) Explica qué fuerza debe estar actuando sobre

m para producirle este movimiento: ¿cómo

depende del tiempo? ¿Y de la posición de m?

BIBLIOGRAFIA Código AUTOR TITULO

530 TIPL/F

V1

Paul A. Tipler-

Gene Mosca

Física para la

ciencia y la

tecnología

UPN-

Lima

530 SEARS

2009

Sears, Zemansky Física Universitaria

UPN-Lima

K1 K2 M