Examen Física ingreso 2013 1. Calcule la fuerza F necesaria para

Examen Física ingreso 2013
1. Calcule la fuerza F necesaria para mantener el equilibrio del cuerpo de 30 Kg de masa que reposa sobre el plano
inclinado de la figura 1. Consideraremos que no hay fricción entre el cuerpo y el plano.
2. ¿Cuál deberá ser el valor de la fuerza F para equilibrar el sistema de la figura 2 si R = 150 N? Se sabe que a = 100 cm
y b = 30 cm. Suponemos que la barra es de precio despreciable.
3. Una pelota es lanzada en el vacío verticalmente y hacia arriba alcanzando una altura máxima de 15 m. Calcule: (a) la
velocidad de lanzamiento y (b) el tiempo que demora en alcanzar la altura máxima.
4. El automóvil conducido por Juan parte desde Luján hacia Ciudad de Buenos Aires (distante 60 km) con una velocidad
constante de 80 km/h. Simultáneamente otro automóvil conducido por Lucas lo hace desde Buenos Aires hacia Luján a
100 km/h. Calcule el tiempo en minutos que transcurre hasta el encuentro y la distancia del punto de encuentro a la
ciudad de Luján medida en kilómetros.
5. Un cuerpo se lanza hacia arriba sobre un plano inclinado 30º respecto a la horizontal con una velocidad inicial de 10
m/s . Si el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y el plano es 0,2 , determine: (a) el espacio recorrido sobre el plano
y (b) el tiempo empleado en subir hasta el punto mas elevado.
6. Se arrastra una caja sobre una superficie horizontal con velocidad constante. Se sabe que entre la caja y el suelo hay
rozamiento. De una medición del calor generado por la fricción, se determina que se generaron 2000 cal. ¿cuál fue el
trabajo en Joule desarrollado durante el arrastre?
7. Una máquina de 4000 N es elevada a un camión de 1 m de altura mediante un plano inclinado de 3 m. ¿Qué trabajo
en Joule se ha realizado? Si se hubiera subido directamente, ¿se realizaría más o menos trabajo? Supondremos que no
hay fricción entre el plano y la máquina.
8. Un automóvil de 1200 kg de masa se desplaza a una velocidad de 80 km/h. En un instante se aplica el freno y se
detiene en 15 segundos. Determine la variación de energía cinética y la potencia desarrollada durante el frenado.
Exprese la potencia en Watt.
9. Calcule el empuje en N que experimenta un cuerpo que flota sobre un líquido de densidad igual a 900 Kg/m3,
desalojando 10 cm3 de líquido.
10. En un termómetro Fahrenheit se observa una marca de 110 °F y en un Celsius se leen 38 °C, ¿cuál de los dos indica
mayor estado térmico?
EXAMEN DE INGRESO -2013
FÍSICA
1.
La fuerza F equilibra la componente del peso en la dirección del plano, por eso:
F = 30 Kg.9,8 sm2 .sen 30
F = 147 N
2.
Para equilibrio, debe ser: F . a = R . b por lo tanto:
F=
3.
150 N .30cm
100cm
F = 45 N
Para el cálculo de la velocidad inicial, usamos la fórmula:
vo = 2 gh
vo = 2.9,8.15m / s
vo = 17,15m / s
El tiempo por lo tanto será:
t=
vo
g
t=
17,15
s
9,8
t = 1,75s
4.
El espacio recorrido por el vehiculo que parte de Lujan: x(L) = 80.t mientras que el espacio recorrido por el otro automóvil es:
x(C) = 60 – 100t
Igualando ambas ecuaciones, 80t = 60 – 100t obtenemos el tiempo t = 0,33 horas es decir 20 minutos.
Por lo tanto la distancia del punto de encuentro a Luján será: x = 80.0,33 = 26,4 km.
5. Las fuerzas que actúan en la dirección del plano inclinado son la componente del peso del cuerpo en esa dirección y la fuerza de
rozamiento. Ambas tienen igual sentido y tienden a frenar el cuerpo. Por lo tanto la sumatoria de fuerzas será:
∑ F = m.a
mgsen 30o + µ mg cos 30o = m.a
como la masa está presente en todos los términos, podemos simplificarla.
Reemplazando valores, la expresión quedaría como:
9,8.sen 30º + 0,2.9,8 cos 30º = a
De donde la aceleración a = 6,597 m/s2
De allí que el tiempo se pueda calcular como:
t=
10m / s
de donde : t = 1,516s
6,597m / s 2
1
s = 6,597 m / s 2 1,516 2 s 2 de donde s = 7,6m
2
6.
Como 1 Joule equivale a 0,24 calorías, el trabajo realizado fue de 8333 Joule.
7.
En ausencia de fricción, para elevar el cuerpo por el plano debemos contrarrestar la componente del peso en la dirección del
plano. El plano tiene un ángulo que puede calcularse como:
α = sen −1
1
3
α = 19,5o
Por lo tanto el trabajo realizado al arrastrarlo por el plano será:
W = 4000.sen19,5o.3
W = 4005,7 Joule
Al elevar el cuerpo directamente, haríamos el mismo trabajo, ya que el plano inclinado no ahorra trabajo, pero la fuerza que hay que
hacer en un caso y en otro es distinta.
8. la velocidad de 80 Km/h la llevaremos a m/s. Equivale a 22,22 m/s.
La variación de energía cinética será:
1 2 1 2
mv f − mvo
2
2
1
2
∆Ec = − 1200 ( 22,22 ) Joule
2
∆Ec = −296296,3Joule
W 296296,3
Pot =
=
watt
t
15
Pot = 19753W
∆Ec =
9.
El cuerpo flota, por lo que su peso es igual al empuje. El empuje es el peso del volumen de líquido desalojado, por lo tanto:
Pe =
W
V
Donde Pe es el peso específico, W es el peso del líquido desalojado y V es el volumen.
Conocemos la densidad, no el peso específico, por lo que escribimos:
δ .g =
W
V
Donde δ es densidad.
Llevamos el volumen de cm3 a m3 y reemplazamos:
W = δ . g.V
W = 900 Kg
.9,8 sm2 .0,00001m 3
m3
W = 0,0882 N
10. Haciendo la equivalencia entre grados centígrados y Fahrenheit, sabemos que la temperatura que mide el termómetro que indica
38º C equivale a 100,4º F. Por lo tanto, el termómetro Fahrenheit está indicando un mayor estado térmico.