Ejemplos preguntas examen dinámica con soluciones

I.E.S. Nicolás Salmerón y A.
1º Bachillerato: Dinámica
DINÁMICA
(g=10 m/s2)
1. a) Cuando se deja un objeto de 300 g de masa en la parte superior de un plano inclinado 10º, cuyo
coeficiente de rozamiento es 0,25, el objeto permanece en reposo, ¿cuál es entonces el valor de la fuerza de
rozamiento? b) ¿Qué ángulo de inclinación debería tener ese plano para que el objeto comenzase a bajar? c)
Si el ángulo de inclinación fuese de 30º, calcula la rapidez que tendría el objeto después de recorrer 2 m
sobre ese plano. [a) 0,52 N; b) 14º; c) 3,4 m/s]
2. Un paquete de 12 kg se deja encima de una báscula en el suelo de un ascensor. Indica cómo debe ser el
movimiento del ascensor para que la báscula marque: a) 102 N, b) 120 N, c) 138 N, d) 0 N. Justifica tus
respuestas. [a) aceleración vertical hacia abajo (baja cada vez más rápido o sube frenando): 1,5 m/s2; b) a=0,
es decir, reposo o movimiento uniforme; c) aceleración vertical hacia arriba (sube cada vez más rápido o baja
frenando): 1,5 m/s2; d) caída libre, sea subiendo o bajando]
3. Un satélite artificial de 3000 kg describe un movimiento circular uniforme de radio 20000 km alrededor de
la tierra, con una rapidez de 4465 m/s. Dibuja y calcula todas las fuerzas que actúan sobre el satélite, e indica
quién aplica cada una de ellas. [Sólo la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra sobre el satélite:
2990 N]
4. Desde una altura de 20 m se lanza verticalmente hacia arriba una bola de 100 g de masa con una rapidez
de 15 m/s. a) Representa la gráfica e-t aproximada (a mano alzada) de ese movimiento. b) ¿Qué altura
máxima alcanzará? (explica la estrategia y después haces los cálculos) c) ¿Qué rapidez tendrá la bola justo
antes de llegar al suelo? (explica la estrategia y después haces los cálculos) d) Dibuja y calcula todas las
fuerzas que actúan sobre la bola, e indica quién aplica cada una de ellas, cuando la bola está a 4 m de altura. [
b) 31,25 m; c) -25 m/s; d) Sólo actúa la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra sobre la bola
(peso), vertical y hacia abajo, y su valor es 1 N]
5. Una caja de 3 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal cuyo coeficiente de rozamiento es
0,1. Empujamos la caja con una fuerza horizontal de 15 N durante 5 s, y cuando dejamos de empujarla acaba
parándose al cabo de un tiempo. a) Calcula la distancia total recorrida por la caja. b) Representa una gráfica
e-t aproximada (a mano alzada) del movimiento de la caja. [a) 250 m]
6. Una caja de 2 kg de masa se encuentra en el suelo. a) Mientras se empuja la caja con una fuerza horizontal
de 3 N se mueve con velocidad constante. Dibuja, nombra y calcula cada fuerza que actúa sobre la caja
mientras mantiene este movimiento. b) Cuando la caja se mueve con una rapidez de 4 m/s dejamos de
empujarla, ¿cuánto tiempo tardará en pararse? [ a) En dirección vertical actúan dos fuerzas iguales (20 N) de
sentido contrario: la que ejerce la Tierra sobre la caja y la que ejerce el suelo sobre la caja. En dirección
horizontal actúan dos fuerzas iguales (3 N) de sentido contrario: la de rozamiento que ejerce el suelo sobre la
caja, y la fuerza que nosotros aplicamos sobre la caja; b) 2,67 s]
7. Desde el suelo se lanza una bola de 200 g de masa verticalmente hacia arriba con una velocidad de 20 m/s.
a) Calcula la altura máxima que alcanzará y el tiempo que tardará en llegar de nuevo al suelo. b) Dibuja,
nombra y calcula cada fuerza que actúa sobre la piedra cuando se encuentra a mitad de altura: primero
moviéndose hacia arriba, y después moviéndose hacia abajo. [a) 20 m, 4 s; b) Siempre actúa la fuerza de
atracción gravitatoria de la Tierra sobre la bola (peso), vertical y hacia abajo: 2 N]
8. a) La fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo (doble
masa → doble fuerza de atracción); ¿cómo puedes explicar entonces que todos los cuerpos tengan la misma
aceleración (10 m/s2) en caída libre cerca de la Tierra?
9. a) Cuando nadamos adquirimos aceleración ¿No está en contradicción este hecho con la afirmación:
“ningún cuerpo puede ejercerse una fuerza a sí mismo”? Explica tu respuesta. b) “Cuanto mayor sea la
rapidez de un cuerpo que se mueve en línea recta, mayor será la fuerza resultante que lleva hacia adelante”.
¿Estás de acuerdo? Justifica tu respuesta.
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I.E.S. Nicolás Salmerón y A.
1º Bachillerato: Dinámica
10. a) Un cuerpo de 300 g de masa se lanza con una velocidad de 8 m/s por una superficie horizontal cuyo
coeficiente de rozamiento es μ=0.2. Calcula la distancia que recorrerá hasta pararse. b) ¿Influirá el valor de
la masa en la distancia de frenado?, ¿por qué? [a) 16 m; b) La fuerza de rozamiento, que es la fuerza
resultante, es directamente proporcional a la masa y por ello la aceleración es independiente de la masa:
Fres/m]
11. Un cuerpo de 2 kg se encuentra en reposo sobre una mesa horizontal cuyo coeficiente de rozamiento es
μ=0.1 Calcula la fuerza de rozamiento que ejerce la mesa sobre el cuerpo cuando:
a) lo empujamos con una fuerza horizontal de 1 N [1 N]
b) lo empujamos con una fuerza horizontal de 3 N [2 N]
c) lo empujamos con una fuerza de 3 N en una dirección que forma un ángulo de 30º con la
horizontal [1,73 N]
12. Un satélite de 2000 kg describe una órbita circular alrededor de la Tierra de 11.117 km de radio, con una
rapidez constante de 6 km/s
a) Calcula la fuerza resultante que actúa sobre el satélite [6476,6 N]
b) Dibuja e indica quién ejerce esa fuerza [ La Tierra sobre el satélite]
c) ¿Cuánto tiempo tardará ese satélite en dar una vuelta completa? [11641,7 s = 3,23 h]
13. Se deja caer un cuerpo de 400 g de masa por un plano inclinado 30º, cuyo coeficiente de rozamiento es
0.25. Calcula su rapidez cuando haya recorrido 3 m. [4,1 m/s]
14. Dos cuerpos se encuentran inicialmente en reposo unidos por una cuerda tensa y de masa despreciable,
tal como se muestra en la figura. Calcula la aceleración de los cuerpos cuando se les deje libres, y el tiempo
que tardará el cuerpo 2 en llegar al suelo.
m1=500 g
μ=0,15
m2=300 g
80 cm
[2,81 m/s2; 0,75 s]
15. La fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo de 6 kg que se encuentra a 8 m de altura es de 60 N.
a) Según la tercera ley de Newton, ese cuerpo atraerá a la Tierra con esa misma fuerza. ¿Por qué
entonces no cae la Tierra al cuerpo?
b) Según la ley de gravitación universal, la Tierra atraerá a un cuerpo que tenga el doble de masa con el
doble de fuerza. ¿Por qué entonces la aceleración de caída libre es la misma?, ¿no debería ser mayor
la del cuerpo que tiene el doble de masa?
16. Un astronauta llega a la Luna y realiza el siguiente experimento: coge dos bolas del mismo tamaño, pero
una con el doble de masa que la otra (están hechas de distinta sustancia), y las deja caer desde 10 m de altura
a) ¿Cuál de las dos bolas pesará más? b) ¿Cuál de las dos bolas llegará antes al suelo? Justifica tus
respuestas
17. Se deja caer una bola de 100 g de masa desde la parte superior de una rampa de 1,5 m de larga a)
Sabiendo que la fuerza resultante que actúa sobre la bola mientras desciende es de 0,3 N, en dirección
tangencial, ¿cuál será la velocidad de la bola cuando llegue a la base de la rampa? b) Representa, de forma
aproximada (a mano alzada) las gráficas v-t, e-t del movimiento de la bola [a) 3 m/s]
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