Tema 1: Física y medición (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008))

5. Encuentre el orden de magnitud del número de pelotas de tenis de mesa que entrarían en una habitación de su casa (sin estrujarse). En su solución, establezca las cantidades que midió o estimó y los valores que tomó para ellas.

Solución

Medidas de la habitación = 5 metros de lago x 3 metros de ancho y 2.5 metros de alto Tamaño real de la habitación = 37.5 m3

Diámetro de la pelota de tenis = 37mm 37mm / 1000mm = 0.037m

Calculamos el radio de la pelota = = 0.037m / 2 = 0.0185

Debemos calcular el volumen de la esfera; para ello usamos la siguiente formula

4/3 * π * R3

V= 4/3 * π * 0.01853 m3

V= 2.652184-5 m3

A= 37.5m3 / 2.652184-5 m3

A= 1´413.928

En total serian 1´413.928 pelotas que entrarían en la habitación.

Tema 2: Movimiento en una dimensión (Problemas tomados del libro de(Serway & Jewett Jr., 2008))

7. Un carro es empujado a lo largo de una pista horizontal recta. a) En cierta sección de su movimiento, su velocidad original es vxi=+3 m/s y experimenta un cambio en velocidad de vx=+4 m/s. ¿En esta sección de su movimiento aumenta su velocidad o frena? ¿Su aceleración es positiva o negativa? b) En otra parte de su movimiento, vxi=-3 m/s y vx=+4 m/s. ¿Experimenta aumento o disminución neta en rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa? c) En un tercer segmento de su movimiento, vxi=+3 m/s y vx=-4 m/s. ¿Tiene una ganancia o pérdida neta en rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa? d) En un cuarto

intervalo de tiempo, vxi=-3 m/s y vx=-4 m/s. ¿El carro gana o pierde rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa?, Justifique cada una de las respuestas.

Solución

A) En cierta sección de su movimiento, su velocidad original es vxi=+3 m/s y experimenta un cambio en velocidad de vx=+4 m/s. ¿En esta sección de su movimiento aumenta su velocidad o frena? ¿Su aceleración es positiva o negativa?

VxI = 3m/s

Vx = 4m/s

Vf = 4m/s - 3m/s = 1m/s

Por lo cual su velocidad aumenta siendo su aceleración positiva

B) En otra parte de su movimiento, vxi=-3 m/s y vx=+4 m/s. ¿Experimenta aumento o disminución neta en rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa?

VxI= -3m/s

Vx = 4m/s

Vf = 4m/s – (-3m/s) = 7m/s

Experimenta un amento en la rapidez y su aceleración es positiva ya que pasa del eje negativo al positivo.

C) En un tercer segmento de su movimiento, vxi=+3 m/s y vx=-4 m/s. ¿Tiene una ganancia o pérdida neta en rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa?

VxI= 3m/s

Vx = - 4m/s

Vf = - 4m/s – 3m/s = - 7m/s

No tenemos ganancia ni perdida de rapidez con respecto al movimiento (“B o anterior”), pero su aceleración fue negativa.

D) En un cuarto intervalo de tiempo, vxi=-3 m/s y vx=-4 m/s. ¿El carro gana o pierde rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa?

VxI= - 3m/s

Vx = - 4m/s

Vf = - 4m/s – (-3m/s) = -1m/s

El carro pierde rapidez con respecto al movimiento (“C o anterior”) y su aceleración sigue siendo negativa.

Subtema 3: Vectores (Problemas tomados del libro de(Serway & Jewett Jr., 2008))

15. Un vector tiene una componente x de -32.0 unidades y otra componente y de 15.0 unidades. Encuentre la magnitud y dirección de este vector.

Magnitud del vector: 35.34 u.

Dirección del Vector: -25.1° oeste-norte

Tema 4: Movimiento en dos dimensiones (Problemas tomados del libro de(Serway & Jewett Jr., 2008))

Un tren frena mientras entra a una curva horizontal cerrada, y frena de 90.0 km/h a 50.0 km/h en los 15.0 s que tarda en cubrir la curva. El radio de la curva es de 150 m. Calcule la aceleración en el momento en que la rapidez del tren alcanza 50.0 km/h. Suponga que continúa frenando a este tiempo con la misma relación.

Vi=90km/h → 25m/s

Vf=50km/h → 13,88m/s

T=15s

R=150m

ac = v2/r

ac = 13,882 /150

ac=1,28 m/s2

at = vf – vi / t

at = 13,88 - 25/15 = 0,74

a=√(1,282 + 0,742) = 1,47m/s2

ϴ = tan-1 (0,74 / 1,28) = 30°

Tema 5: Leyes del movimiento (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008))

Un niño de 40.0 kg se mece en un columpio sostenido por dos cadenas, cada una de 3.00 m de largo. La tensión en cada cadena en el punto más bajo es 350 N. Encuentre a) la rapidez del niño en el punto más bajo y b) la fuerza que ejerce el asiento sobre el niño en el punto más bajo. (Ignore la masadel asiento.)

a) ΣF = 2T – m.g = m.v²/r 

V2 = (2T – m.g) (R/m) 

V2 = [700 – (40.0) (9.80)] (3.00/40.0) = 23.1 (m²/s²) m.g 

V= √23,1m2

s2

v = 4.81 m/s m.g  Rapidez en el punto más bajo

b) n – m.g = F =mv²/r 

n = m.g +m.v²/r = 40.0 (9.80 +23.1/3.00) = 700 N Fuerza que ejerce el asiento