1erparcial2009(soluciones).

Nombre:
C.I.:
Primer Parcial
Física General I (Biociencias – Geociencias)
9/5/2009
1.
Una cuña se pone a girar a 30 rev/min, como muestra la figura. Sobre la
misma y a 25cm del eje de rotación se coloca un cuerpo de masa M. Si el coeficiente
de rozamiento estático μ entre ambos cuerpos es 0.75 ¿cuál es el ángulo máximo α
de la cuña para que el cuerpo permanezca en reposo sobre ella?
1.A
a) α = 54º
b) α = 23º
c) α debe ser tal que cumpla la relación tg α=0.75Mg/(Mg + 0.25 (30) 2 0.75)
d) No existe ningún α, el cuerpo caerá siempre
e) α = 45º
25cm
M
α
ω
¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas para la situación antes descrita?
i)
La aceleración de la masa M tiene una componente horizontal que coincide con la aceleración centrípeta
y una vertical de valor g = 9.8 m/s2
ii)
La suma vectorial de fuerzas sobre el cuerpo es 0 porque el cuerpo se encuentra en reposo respecto a la
cuña
iii)
La fuerza normal que ejerce la cuña sobre M es proporcional al cuadrado de la frecuencia de giro
iv)
La fuerza normal que ejerce la cuña sobre M es proporcional al cuadrado del radio de giro
1.B
a) Solo i) es correcta
b) i) y iii) son correctas
c) ii) y iv) son correctas
d) solo iii) es correcta
e) Todas son incorrectas
2.
Un bloque pequeño de masa m es apretado contra una pared vertical por medio
de un bloque más grande de masa M que se apoya sobre el piso, al aplicarse sobre este
último una fuerza horizontal constante F como se muestra en la figura. Si bien el
rozamiento del bloque grande con el piso es despreciable, el rozamiento del bloque chico
con el grande y con la pared no lo es. Se observa que el bloque m desliza hacia abajo con
velocidad v constante.
Si M = 133 kg, F = 49 N, v = 6 m/s, los coeficientes de rozamiento entre bloques son µ cB
= 0,2 y µeB = 0,3, y los coeficientes de rozamiento entre m y la pared son µ cP = 0,3 y µeP
= 0,5, ¿cuánto debe valer la masa m?
2.A
a) 2,5 Kg
b) 9,1 Kg
c) 17,6 Kg
d) 44,9 Kg
e) 66,5 Kg
De las 4 afirmaciones siguientes:
I) la fuerza de rozamiento entre los bloques es proporcional a la fuerza normal que el piso ejerce sobre el bloque M
(en módulos)
II) el bloque m cae porque la una suma vectorial de fuerzas sobre m es hacia abajo
III) cada una de las fuerzas que actúan sobre m tiene su pareja de acción-reacción en M
IV) solo una de las fuerzas que actúa sobre m tiene su pareja de acción-reacción en M
2.B
a) solo II y III son correctas
b) solo I y III son correctas
c) solo I y IV son correctas
d) solo I es correcta
e) todas son incorrectas
3.
Se lanza un objeto A desde una altura de 300 m con una velocidad de 20 m/s y
un ángulo de 20° por debajo de la horizontal. Al mismo tiempo se lanza verticalmente
otro objeto B con velocidad desconocida v0 desde el suelo a una distancia de 120 m del
origen (ver figura). Para que los objetos colisionen en el aire, la velocidad v0 debe ser:
3.A
a) v0 = 40 m/s
b) v0 = 72 m/s
c) v0 = 85 m/s
d) cualquier valor que cumpla 40 m/s < v0 < 85 m/s
e) En las condiciones del problema no hay posibilidad de que colisionen los objetos
lanzados.
Señale la opción correcta
3B.
a) Para que los objetos choquen basta que sus alturas coincidan en cualquier instante
b) Para que los objetos choquen basta que A se encuentre a 120m horizontales de su punto de disparo en cualquier
instante
c) El choque sólo puede ocurrir en un instante dado que no depende de la altura inicial de A
d) El choque sólo puede ocurrir en un instante dado que no depende de la velocidad inicial de A
e) Si el alcance de A es mayor o igual que 120m, los objetos necesariamente van a chocar
4.
Considere un péndulo compuesto de una masa m=1kg y un hilo de longitud L=1m. Dicho péndulo se coloca
con su hilo formando 45º con la vertical y luego se suelta desde esa posición. Luego de un número muy grande de
oscilaciones el péndulo alcanza su punto más alto con el hilo formando un ángulo de 30º con la vertical. Si Wr es el
trabajo del rozamiento con el aire durante todo el proceso y V es la velocidad de la masa en el punto más bajo (aquel
en que el ángulo con la vertical es 0º) de la última oscilación (en la que alcanza los 30º), ¿cuál de las siguientes
afirmaciones es correcta?
4.A
a) Wr = -3,51 J y V es aproximadamente 2,4 m/s.
b) Wr = 1,56 J y V es aproximadamente 1,6 m/s.
c) Wr = -1,56 J y V es aproximadamente 1,6 m/s.
d) Wr = 0 y V es aproximadamente 1,6 m/s.
e) Wr = -1,56 y V es aproximadamente 2,4 m/s.
Si consideramos que el punto más alto de la trayectoria del péndulo es cuando forma 45º con la vertical y el punto más
bajo es cuando forma 0º con la vertical ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas independientemente del
nivel de referencia que se considere?
I)
La energía potencial del péndulo es cero en el punto más bajo de su trayectoria.
II)
La energía potencial del péndulo es cero en el punto más alto de su trayectoria.
III)
La energía potencial del péndulo es 2,87 J mayor en el punto más alto de su
trayectoria que en el punto más bajo.
IV)
La energía potencial del péndulo es 1,7 J menor en el punto más alto de su
trayectoria que en el punto más bajo.
4.B
a) Sólo II) y III) son correctas
b) Sólo I) y III) son correctas
c) Sólo II) y IV) son correctas
d) Sólo I) es correcta
e) Sólo III) es correcta.
5.
Si se hace girar un cubo con agua siguiendo una circunferencia vertical de radio r y la velocidad del cubo en
la parte más alta es va, ¿cuál de las siguientes expresiones podría ser el valor mínimo de va para que el agua no caiga?
5.A
a)
va 
1
rg
b)
va  rg
c) va

1
rg
d)
va  rg
Si la masa de agua es m ¿cuáles son las unidades de
correcto de la parte anterior)
5.B
a) kg.m2/s2
b) N2
c) N.m
m.va
e) v a 
g
r
g
en el sistema internacional? (donde va es el resultado
r
d) W
e) J/m