Biofísica 2do Cuatrimestre 2016 – Turno Miércoles y Sábados de 7

Biofísica 2do Cuatrimestre 2016 – Turno Miércoles y Sábados de 7 a 10 hs y de 10 a 13 hs.
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Turno:
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Comisión: _________________
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(Criterio de Corrección: 1 punto por cada respuesta correcta más 1 punto por cada desarrollo completo correcto)
Trabajo Práctico 03
Fecha límite de Entrega: 10/09/16
Problema 1
Los siguientes gráficos representan la posición y velocidad en función del tiempo de un objeto puntual que sigue una
trayectoria rectilínea. Por lo tanto, la aceleración correspondiente a dicho movimiento es igual a:
a) - 10 m/s2
b) + 1 m/s2
c) - 1 m/s2
d) + 10 m/s2
e) + 0,5 m/s2
f) - 0,5 m/s2
Problema 2
Una caja de 200 kg es elevada por una grúa. La caja parte del reposo y sube verticalmente acelerando de manera
uniforme duran te 10 segundos, al cabo de los cuales su velocidad alcanza los 20 m/s. Entonces, el trabajo realizado por
la fuerza vertical (tensión) que brindó la grúa a la caja es de:
a) 440 kJ
b) 160 kJ
c) 200 kJ
d) 40 kJ
e) 240 kJ
f) 140 kJ
Problema 3
Sobre un cuerpo inicialmente en reposo y en la posición xo = 0 m, actúa una fuerza
resultante en la dirección x que varía como muestra el gráfico adjunto. ¿Dónde alcanza
su máxima energía cinética?
a) En x = 10 m
b) En x = 8 m
e) En el tramo 2 m < x < 4 m
c) En x = 4 m
d) En x = 2 m
f) Para responder hace falta conocer la masa
Problema 4
Una persona de 80 kg sube en un ascensor con una velocidad constante de 2 m/s. Si P es la fuerza peso de la persona y
N la fuerza que el piso del ascensor hace sobre ella:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
N > P porque el ascensor está subiendo.
N y P son un par de acción y reacción.
El trabajo de N es igual al trabajo de P cambiado de signo.
La energía mecánica de la persona se conserva pues no hay rozamiento.
N no realiza trabajo.
N es la única fuerza que realiza trabajo.
Problema 5
En una montaña rusa un carrito, al pasar por una posición A posee una energía potencial de 10 kJ y una energía cinética
de 4 kJ. Al pasar por una posición B, a la mitad de altura de A, posee una energía cinética de 8 kJ. El trabajo realizado por
la fuerza peso (LP) para ir desde A hacia B es:
a)
1 kJ
b) - 1 kJ
c) - 0,5 kJ
d) 4,5 kJ
e) 5 kJ
f) - 5 kJ
Problema 1
Mirando el gráfico de posición respecto al tiempo, el vértice de la parábola que representa a este MRUV indica el
instante en el que la velocidad sea hace cero. Por lo tanto, dado que en el gráfico de velocidad, el instante en el que la
velocidad se anula es igual a 4 s, llegando a la conclusión que t2 = 4 s. Luego, del gráfico de la velocidad, el área bajo la
recta encerrada entre 0 s y 4 s (área sombreada en gris) representa el desplazamiento que coincide con la posición x1,
dado que el cuerpo parte desde el origen a los 0 s. Calculando el área se llega a que x1 = 8 m.
Calculando la pendiente de la recta del gráfico de velocidad en función del tiempo se obtiene la aceleración como:
a = v / t = (0 m/s – 4 m/s) / (4 s – 0 s) = - 1m/s2 (opción c)
Problema 2
Sabiendo que la caja describe un movimiento del tipo MRUV acelerado, las ecuaciones horarias se escriben de la
siguiente manera, según el sistema de referencia elegido:
x = vo * t + ½ * a * t2
(2) v = vo + a * t
Despejando la aceleración de la ecuación (2) se obtiene que:
(2) a = v / t = 20 m/s / 10 s = + 2 m/s2
Por otro lado, el desplazamiento se despeja de la ecuación (1) como:
x = 0 m/s * 10 s + ½ * 2 m/s2 * (10 s)2  x = + 100 m
Planteando la Segunda Ley de Newton para la caja a lo largo del eje x se llega a que se puede despejar el valor de la
fuerza que hace el cable de la grúa sobre la caja (Tensión T) como:
T – P = m*a  T = m*a + m*g  T = m*( a + g )  T = 200 kg*( 2 m/s2 + 10 m/s2 ) = 2400 N
Con lo que el trabajo de esta fuerza constante se obtiene como:
LT = T * x * cos (0°) = 2400 N * 100 m * 1 = 240.000 J = 240 kJ (opción e)
Problema 3
Este ejercicio no requiere de realizar cálculos sino de recordar el concepto que el trabajo de la fuerza resultante, que se
puede calcular como el área bajo la curva del gráfico de la fuerza resultante respecto de la posición, siempre resulta
igual a la variación de energía cinética. Como el área del gráfico es siempre positiva y alcanza su valor máximo en x=10m,
la energía cinética será máxima en x=10 m. En consecuencia, la opción correcta es la a) x=10 m.
Problema 4
Si el ascensor sube con velocidad constante, entonces no tiene aceleración. Es por ello, que aplicando la Primera Ley de
Newton, para el caso de la persona, la fuerza Normal (N) que realiza el piso del ascensor se compensa con la fuerza Peso
(P) que realiza la Tierra. Por lo tanto:
a) Es falsa porque el módulo de la fuerza Normal es igual a la del Peso en este caso.
b) Es falsa porque son fuerzas de origen diferente con lo que no pueden nunca formar un par de interacción.
c) Es verdadera dado que ambas fuerzas realizan trabajo, ya que el desplazamiento tiene la misma dirección que
las fuerzas, el mismo sentido que la Normal (trabajo positivo) y el sentido opuesto al Peso (trabajo negativo).
d) Es falsa porque al subir con velocidad constante sólo se conserva la energía cinética. La energía potencial
gravitatoria aumenta y, en consecuencia, la suma de ambas (EM = EC + EPG) también aumenta.
e) Es falsa dado que N es una fuerza no nula que a su vez es paralela al desplazamiento, con lo que realiza trabajo.
f) Es falsa ya que la fuerza Peso también realiza trabajo al ser no nula y antiparalela al desplazamiento.
Problema 5
Sabiendo que la energía potencial gravitatoria varía en forma directamente proporcional con la altura respecto al suelo y
fuerza Peso es conservativa, entonces, su trabajo se puede calcular:
LPeso = - EPG = - m*g*h = - (EPG_B – EPG_A)
Por lo tanto, LPeso = - (EPG_B – EPG_A) = - (5 kJ - 10 kJ) = - ( -5 kJ) = + 5 kJ (opción e)