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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(Criterio de Corrección: 1 punto por cada respuesta correcta más 1 punto por cada desarrollo completo correcto)
Trabajo Práctico 02
Fecha límite de Entrega: 03/09/16
Problema 1
El gráfico de la figura representa la velocidad en función del tiempo para un tren que se
mueve por una vía recta. Indique cuál de las siguientes afirmaciones es la única correcta.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
La aceleración que experimenta el tren es nula.
Se desplaza con MRU, siendo su velocidad 27 km/h.
En 15 segundos recorre 27 km.
Se mueve con MRUV, siendo su aceleración igual a 10 m/s2.
El gráfico de posición respecto del tiempo también se representa mediante una recta.
Se mueve con MRUV, variando su velocidad en 0,5 m/s en cada segundo del trayecto.
Problema 2
Un trozo de hielo seco de 0,20 kg de masa que está inicialmente quieto y apoyado sobre una mesada de mármol
horizontal, se le aplica una fuerza constante de 1 N paralela a la mesa. Considerando despreciable todo tipo de
rozamiento, mientras está aplicada la fuerza, indique cuál de las siguientes afirmaciones en la única verdadera.
a) El trozo de hielo seco no se mueve porque a la acción de la fuerza aplicada se le opone una reacción de igual
módulo y dirección pero de sentido opuesto.
b) El trozo de hielo seco no se mueve porque la fuerza aplicada es menor que la de su propio peso.
c) El trozo de hielo seco se mueve con MRU porque la fuerza aplicada es constante.
d) El trozo de hielo seco se mueve con MRUV siendo su aceleración de 10 m/s2.
e) El trozo de hielo seco se mueve con MRUV disminuyendo su velocidad a razón de 5 m/s en cada segundo
f) El trozo de hielo seco se mueve con MRUV aumentando su velocidad a razón de 5 m/s en cada segundo.
Problema 3
Indique cuál de las siguientes afirmaciones en la única verdadera.
a) En un tiro vertical hacia arriba en el vacío, el proyectil alcanza su máxima altura cuando su aceleración es cero.
b) Se considera vacío a la ausencia de materia y de un campo gravitatorio.
c) Un tiro vertical hacia arriba comienza como un movimiento desacelerado y luego acelerado, por lo que la
aceleración cambia de signo si se mantiene el mismo sistema de referencia.
d) SI se sueltan simultáneamente una hoja de papel y una piedra desde la misma altura, entonces ambos objetos
caerán siempre a la par.
e) Existen movimientos en los que, en cierto instante, la velocidad es cero y la aceleración es distinta de cero.
f)
Según el Principio de Interacción de Newton (3ra Ley de Newton), la sumatoria de fuerzas aplicada sobre un
cuerpo siempre deberá ser nula porque a toda acción se le opone una reacción igual y opuesta.
Problema 4
Dado el siguiente gráfico de velocidad respecto del tiempo que
describe el movimiento rectilíneo que realiza un tren entre dos
estaciones, calcule la distancia entre las mismas.
a) 25 m
b) 30 m
c) 1800 m
d) 1500 m
e) 108 km
f) 90 km
Problema 5
Un objeto es lanzado verticalmente hacia arriba en el vacío cerca de la superficie terrestre (g ≈ 10 m/s2) desplazándose
25 m también hacia arriba en 5 s. Por lo tanto, la velocidad inicial con la que ha sido lanzado adopta un valor de:
a) 20 m/s
b) 10 m/s
c) 30 m/s
d) 0 m/s
e) 25 m/s
f) 5 m/s
Problema 1
El gráfico de la velocidad en función del tiempo representa un movimiento del tipo MRUV acelerado durante los 15 s. El
valor de la velocidad es conveniente pasarlo a las unidades del sistema internacional, con lo que:
v = 27 km/h*(1000 m/1 km) * (1 h/3600 s) = 7,5 m/s
Calculando graficamente los parâmetros de este MRUV se llega a que la única opción verdadera es la f).
Problema 2
La fuerza que realiza la mano sobre el plano horizontal no se
compensa con lo que genera en el cuerpo un movimiento del
tipo MRUV acelerado, mientras que en el eje vertical se
compensa la Normal con el Peso. Aplicando la Segunda Ley de
Newton sobre el eje horizontal se obtiene el trozo de hielo seco adquiere una aceleración de:
F = m*a  a = F/m  a = 1 N/0,20 kg = 5 m/s2
Por lo tanto, la única opción verdadera es la f).
Problema 3
Este problema teórico requiere analizar individualmente la veracidad o falsedad de cada una de las afirmaciones.
a) Es falsa, porque cuando un proyectil alcanza el punto de altura máxima en un tiro vertical en el vacío, su
velocidad es nula mientras que su aceleración sigue constante e igual a “g” apuntando siempre hacia abajo.
b) Es falsa dado que en Física se denomina vacío a la ausencia de materia. Esta definición no se refiere a la ausencia
de un campo gravitatorio, es por ello, que en un movimiento de tiro vertical o caída libre en el vacío siempre
actúa un campo gravitatorio denominado “g” que indica que la aceleración del objeto siempre apunta hacia
abajo, cuando se asume la ausencia de aire.
c) Es falsa, dado que en un tiro vertical en el vacío, fehacientemente se trata primero de un movimiento
desacelerado y que continúa luego con un movimiento acelerado, pero su aceleración siempre es constante y
no nula y apunta permanentemente hacia abajo, con lo que para un dado sistema de referencia siempre tendría
el mismo signo.
d) Es falsa, ya que en presencia de aire suele ocurrir que una hoja demora más tiempo en caer desde una misma
altura que una piedra debido al rozamiento con el aire que las rodea.
e) Es verdadera, ya que si la aceleración es distinta de cero, la velocidad puede tomar en un instante cualquier
valor, incluyendo ser nula por un momento.
f) Es falsa, ya que los pares de interacción al tener distintos puntos de aplicación, no suelen sumarse sobre un
mismo cuerpo.
Problema 4
En primer lugar se realiza un cambio de unidades en el gráfico v(t) para expresarlo en el sistema internacional. Luego, se
calcula el desplazamiento en cada tramo a partir del área bajo la curva del gráfico con lo que resulta:
Tramo 1  x1 = (30 s – 0 s) * 10 m/s / 2 = 150 m
Tramo 2  x2 = (150 s – 30 s) * 10 m/s = 1200 m
Tramo 3  x3 = (180 s – 150 s) * 10 m/s / 2 = 150 m
Por lo tanto, el desplazamiento total que representa la distancia entre las 2 estaciones se obtiene como la suma de:
xTotal = x1 + x2 + x3 = 150 m + 1200 m + 150 m = 1500 m (opción d)
Problema 5
En primer lugar se elige un sistema de referencia para describir este movimiento de Tiro Vertical en el vacío cerca de la
superficie terrestre, el cual puede representarse como un MRUV con aceleración de módulo g = 10 m/s2.
Planteando las ecuaciones horarias del MRUV desde el sistema de referencia
elegido se llega a que:
x = vo * t - ½ * g * t2
(2) v = vo - g * t
Reemplazando los valores en la ecuación (1) se puede despajar la velocidad inicial:
+ 25 m = vo * 5 s - ½ * 10 m/s2 * 5 s)2
+ 25 m = vo * 5 s – 125 m
+150 m = vo * 5 s
 vo = + 30 m/s (opción c)