¡Descarga Problemas cinemàtica y más Ejercicios en PDF de Física solo en Docsity!
Tema 1. CINEMÁTICA.
1. CARACTERÍSTICAS DEL MOVIMIENTO.
1.- Indica por qué un motorista que conduce una moto siente viento en su cara aunque el aire esté en calma. (2.R1)
2.- Se ha dibujado la trayectoria correspondiente al movimiento de traslación de la luna en torno a la Tierra tomando como sistema de referencia fijo: a) La propia Luna b) La Tierra c) El Sol Identifica la trayectoria correcta en cada uno de los sistemas de referencia elegidos justificando la respuesta.
3.- De las siguientes proposiciones, indica las verdaderas y las falsas. Justifica en todo caso tus respuestas: a) En el universo, todos los movimientos son relativos. b) Un sistema de referencia es un punto de observación del movimiento. c) El vector desplazamiento de un móvil es perpendicular a su trayectoria. d) El modulo del vector desplazamiento nunca coincide con el espacio recorrido. (2.6)
4.- ¿Es lo mismo sentido que dirección de un vector?
5.- ¿Qué diferencia hay entre el vector desplazamiento y la distancia recorrida sobre la trayectoria?
6.- Un ciclista recorre una curva semicircular de 50 m de radio. ¿Cuál es la distancia recorrida, Δs, y el desplazamiento, Δx?
7.- Un ciclista da cinco vueltas completas en un velódromo. La Distancia recorrida en cada vuelta es 275 m. Halla el espacio recorrido y el desplazamiento total de ciclista.
8.- Completa el siguiente párrafo: “ El desplazamiento de un móvil es una magnitud ………………………, porque no queda definido completamente indicando un ……………………… y una unidad, sino que se debe indicar la …………………. y el ……………………… en que tiene lugar. También la posición del móvil sobre la ……………………… es una magnitud …………………….. En cambio, el espacio recorrido sobre la trayectoria es una magnitud…………………., porque queda completamente determinado indicando la longitud recorrida y se expresa con un ……………… y la ……………………. correspondiente”
10.- Un móvil se encuentra en el instante t 1 en el punto del plano P 1 (4,3) y en el instante t 2 en el punto P 2 (-1,1). Si todas las unidades corresponden al S.I, calcula: a) El vector desplazamiento. b) El espacio recorrido medido sobre la trayectoria y el espacio recorrido, suponiendo una trayectoria rectilínea y un movimiento sin cambios de sentido. (2.R5)
11.- Los vectores de posición de un móvil en dos instantes t 1 y t 2 son r 1 ( − 3 , 5 )y r 2 ( 4 , 1 ) respectivamente.
Calcula el vector desplazamiento. ¿Puedes calcular el espacio recorrido por el móvil? (2.2)
12.- El vector de posición de un móvil en un determinado punto de su trayectoria es r = i + 2 j. Indica su
distancia al origen de coordenadas. (2.12) Sol: 2.236 m
2 LA VELOCIDAD.
13.- Efectúa las siguientes transformaciones: a) 36 km/h; 120 km/h; 6 km/h a m/s b) 48 m/s; 10 m/s; 100 m/s a km/h
15.- Un automóvil recorre una distancia de 300 m en 15s. Calcula su velocidad media en metros por segundo y en kilómetros por hora.
16.- La distancia entre Madrid y Barcelona es 621 km por carretera y 465 km en línea recta. a) ¿Cuál es la velocidad media de un automóvil que recorre el trayecto en 7 horas? b) ¿Y la velocidad media de un avión que tarda 50 minutos en volar entre ambas ciudades? c) ¿Cuál ha sido el desplazamiento en ambos casos? d) ¿Cuál ha sido el espacio recorrido por cada móvil suponiendo que el avión ha volado en línea recta entre las dos ciudades?
17.- El vector desplazamiento de un móvil es Δ r = 4 i + 6 j en un tiempo de t = 2s. si el móvil se mueve sobre
una trayectoria rectilínea sin cambios de sentido, determina vm y vm. (2.R6) Sol: 3,6 m/s
18.- En t = 1 s el vector de posición de un móvil es r 1 ( 2 , 3 )y en t = 5 s, r 2 ( 5 , 1 ). (Todas las unidades son del S.I)
Calcula: a) El vector desplazamiento. b) El vector velocidad media. c) La velocidad media escalar. (2.14)
3. EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (M.R.U)
27.- Un tren de mercancías circula a 108 km/h. Si inicia su viaje a las 7:15 h y pasa por la siguiente estación a las 7:55 h, ¿cuál es la distancia entre ambas estaciones? Sol: 72 km.
28.- Un ciclista describe un m.r.u con velocidad de 5 m/s: a) Si el cronometro se pone en marcha cuando pasa por la posición x = 200 m, escribe la ecuación del movimiento del ciclista. b) ¿Cuál es su posición cuando han transcurrido 25 s desde que se empezó a medir el tiempo? Sol: 325 m
45.- En un safari fotográfico un osado turista se aleja 25 m del autobús para sacar unas fotos. A 320 m del turista (en la misma línea autobús-turista), una hambrienta leona lo ve e inicia su persecución a 90 km/h, mientras que el intrépido y asustado turista regresa a toda prisa al autobús a 13 km/h. Admitiendo que las rapideces de ambos seres fueran constantes desde el principio, ¿almuerza turista la leona?
46.- Dos móviles están separados inicialmente por una distancia de 300 m y comienzan a moverse simultáneamente sobre una recta dirigiéndose el uno al encuentro del otro, el primero a 36 km/h y el segundo a 72 km/h. Determina en qué posición y en qué instante se encuentran.
47.- Una barca de remos se desplaza en línea recta entre dos localidades situadas, en la misma orilla, a una distancia de 12 km, y a una velocidad v 1 = 6 km/h. Después, da la vuelta y llega a la ciudad de la que salió, desplazándose ahora con una velocidad v 2 = 0,5 · v 1. Si la velocidad de remado en el trayecto de ida es vrem , y en el de vuelta 2 · vrem , realiza un dibujo esquemático de la situación y calcula: a) La velocidad media de la barca en su recorrido total. b) La velocidad de la corriente del río, supuesta constante. c) La velocidad de remado a la ida y la vuelta. Sol: 4 km/h ; 3 km/h.(*)
4. LA ACELERACIÓN.
48.- Una motocicleta que circula a 54 km/h acelera hasta adquirir una velocidad de 72 km/h medio minuto después. Calcula la aceleración media de la motocicleta durante ese tiempo. Sol: 0,17 m/s^2
49.- Un móvil aumenta su rapidez de 20 a 25 m/s en un tiempo de 2,5 s, y otro de 42 a 57 m/s en 7,5 s. ¿Cuál ha sufrido mayor aceleración?
50.- Halla la rapidez que adquiere un móvil en 20 segundos, sabiendo que parte del reposo y se mueve con una aceleración de 0,5 m/s^2. Sol: 10 m/s
51.- Un móvil pasa por un punto A de su trayectoria con una velocidad vA = 3 i + 5 j y 2 s después pasa por el
punto B con una velocidad vB = 7 i − j (En unidades del SI).
a) Determina el vector aceleración media y el valor de su modulo. b) ¿Se puede asegurar que la aceleración permanece constante en el intervalo de tiempo considerado? (2.R7) Sol: 3,6 m/s^2
52.- La velocidad de un móvil en el instante t = 5 s es v 1 = 2 i + j , y en t = 10 s. v 2 = 7 i + 6 j. Calcula:
a) El vector aceleración media y su modulo. b) La aceleración media escalar. (2.15) Sol: 1,4 m/s^2
53.- El vector velocidad de un movimiento varia con el tiempo según el vector v = t^2 i + 2 tj.
a) Calcula la velocidad en t = 1 s y en t = 3s. b) Calcula el vector aceleración media y su modulo en ese intervalo de tiempo. c) Calcula la aceleración media escalar en ese intervalo de tiempo. (Todas las unidades son del SI) (2.16) Sol: 4,47 m/s^2
54.- La aceleración media de un móvil es am = 6 i + 4 j. ¿Cuál es la variación de su velocidad en un intervalo de
tiempo Δt = 2s? ¿Y su modulo? (2.3) Sol: 14,42 m/s
4.2 ACELERACIÓN NORMAL.
55.- En un movimiento: a) ¿Qué entiendes por aceleración normal? b) ¿Qué tipo de trayectoria implica dicha aceleración.
56.- Define aceleración normal, indica la fórmula algebraica que nos proporciona su módulo y, a partir de ella, demuestra que su unidad es el m/s^2.
57.- Dos de las siguientes afirmaciones son falsas. Encuéntralas a) Si un móvil cambia su velocidad, en módulo, tiene aceleración. b) Un objeto que posee velocidad, posee también aceleración. c) En un movimiento en el que la velocidad cambia de dirección, hay aceleración tangencial. d) Si hay aceleración normal y tangencial, quiere decir que cambian el valor y la dirección de la velocidad.
58.- Un vehículo toma una curva de 25 m de radio con una velocidad de 90 km/h. ¿Cuál ha sido su aceleración normal? Sol: 25 m/s^2
59.- Un coche se encuentra dando vueltas en una plaza de 50 metros de radio, con una velocidad constante de 36 km/h. ¿Cuál es su aceleración normal? Sol: 2 m/s^2
5. EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO (M.R.U.A)
60.- Un automóvil que circula a 60 km/h mantiene una aceleración constante de 0,8 m/s^2 durante 15 s. Calcula la velocidad que ha alcanzado al cabo de ese tiempo. (2.4) Sol: 103,2 km/h.
61.- Un ciclista, que circula a 18 km/h, mantiene una aceleración constante de 0,4 m/s^2 durante 10 s. Calcula la velocidad que ha alcanzado al cabo de ese tiempo. Sol: 32,4 km/h
62.- Un camión circula a una velocidad de 90 km/h. El conductor frena y detiene el vehículo en 12 s. Calcula el valor de la aceleración que los frenos han aplicado al camión suponiendo que ha sido constante. Sol: -2,1 m/s^2.
63.- Un automóvil circula a una velocidad de 72 km/h. El conductor frena y detiene el vehículo en 10 segundos con un m.r.u.a. Calcula el valor de la aceleración aplicada sobre el automóvil. Sol: - 2 m/s^2
64.- Un coche arranca con una aceleración de 2 m/s^2. ¿Qué velocidad habrá alcanzado transcurridos 15 segundos? Calcula la distancia que habrá recorrido en ese tiempo. Sol: 30 m/s; 225 m.
65.- Una bicicleta arranca con una aceleración de 1 m/s^2. ¿Qué velocidad alcanza al cabo de 10 s? ¿Qué distancia ha recorrido hasta entonces? Sol: 10 m/s; 50 m
a) ¿A qué distancia se encuentra cada uno del punto 0 a los 3 segundos? b) ¿Qué distancia les separa a los 3 segundos? c) ¿En qué momento se vuelven a encontrar (adelantamiento)? Sol: 21 m y 28,5 m; 7,5 m; 8 s y 96 m.
79- Desde la ciudad A separada 140 km de la ciudad B por una carretera que las une, sale desde el reposo un motorista con una aceleración constante de 2,1·10-2^ m/s^2 hacia B. Justo en el mismo instante, desde B pasa un coche con una rapidez de 20 km/h con una aceleración de 0,22·10-2^ m/s^2 al encuentro del motorista. Determinan cuándo y dónde se cruzan y qué rapidez tiene cada uno en el momento de hacerlo. Sol: 3235,4 s; 109.914,7 m; 67,9 m/s; -7,1 m/s
5.2 LA CAIDA LIBRE Y EL LANZAMIENTO VERTICAL
84.- Se deja caer un cuerpo desde una altura de 100 m hasta el suelo. Calcular: a) El tiempo que tarda en llegar al suelo. b) La velocidad con que llega al suelo. c) La velocidad en el punto medio de la trayectoria. (2.R9) Sol: 4,5 s; -44,1 m/s; -31,3 m/s.
85.- Se deja caer un objeto desde lo alto de una torre de 50 m de altura. Calcular: a) El tiempo que tarda en llegar al suelo. b) La velocidad con que llega al suelo. c) La velocidad a 10 metros del suelo. Sol: 3,2 s; -31,3 m/s; -28 m/s.
86.- Desde una altura determinada se deja caer un cuerpo. Sabiendo que llega al suelo con la rapidez de 49 m/s, si g = 9,8 m/s^2 y no tenemos en cuenta el rozamiento, calcula: a) El tiempo de vuelo. b) La altura desde la que se soltó. Sol: 5s; 122,5 m
87.- Demuestra que si se deja caer un cuerpo desde una altura h, llega al suelo con una velocidad cuyo módulo está expresado por: (*)
v = 2 · g · h
88.- Un objeto cae libremente en el vacío. En el último segundo de caída, el cuerpo recorre la tercera parte de la distancia total. Calcula: a) El tiempo que tarda en caer. b) La altura desde donde se soltó el cuerpo. (*) (2.27) Sol: 5,45s; 145,5 m.
89.- Una tubería de agua de una fábrica tiene un escape por el que salen 100 gotas cada 2 minutos. Si la tubería se encuentra a 30 m sobre el suelo y ya ha llegado alguna gota a este, calcula la posición de todas las gotas que se encuentran en el aire en el momento en que empieza a caer una gota cualquiera. (2.28) Sol: 22,95 m; 1,8 m.´´
90.- Se lanza verticalmente hacia arriba, desde el suelo, una piedra con una velocidad inicial de 20 m/s. Calcula qué altura alcanza y qué tiempo tarda en llegar a esa altura. Sol: 2 s y 20,4 m.
91.- Se lanza un cuerpo verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 144 km/h. Calcula: a) Que altura máxima alcanza. b) La posición, la velocidad y la distancia recorrida a los 3 segundos. c) La posición, la velocidad y la distancia recorrida a los 5 segundos. Sol: a) 81,6 m; b) 75,9 m; 10,6 m/s; c) 77,2 m; -9 m/s; 86 m
92.- Una piedra lanzada verticalmente desde el suelo alcanza una altura de 30 m. Calcula la velocidad inicial con que se lanzó y el tiempo que ha tardado en llegar a esa altura. Sol: 24,2 m/s; 2,46s
93.- En un partido de fútbol, Casillas por error golpea mal la pelota y la lanza verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 30 m/s. a) ¿Qué altura máxima alcanza? b) ¿Qué posición tiene al cabo de 2 s? c) ¿Cuánto tiempo tarda en regresar al suelo? Sol: 45,9 m; 40,4 m; 6,12 s.
94.- Una persona situada frente a una ventana de 1 m de altura, en el décimo piso de un rascacielos, observa que un balón que cae enfrente de la ventana tarda 0,03 s en atravesar su campo visual (1m) ¿Se podría averiguar de qué piso del rascacielos se ha caído el balón, sabiendo que cada piso tiene una altura de 3 m? (2.26) Sol: Piso 29 del rascacielos.
95.- Desde lo alto de una torre de 100 m se suelta un objeto. Al mismo tiempo, desde la base se lanza verticalmente hacia arriba otro objeto con una velocidad inicial de 80 m/s. Halla: a) El tiempo que tardan en cruzarse. b) La posición del punto en el que se cruzan. c) La velocidad de los objetos al cruzarse. (2.24) Sol: 1,25s; 92,34 m; -12,25 m/s y 67,75 m/s
6. EL MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME (M.C.U)
96.- Calcula: a) ¿Cuántas vueltas son 100 radianes? b) ¿Cuántos grados son 10 vueltas? c) ¿Cuántos radianes son 90º?
97.- Calcula: a) ¿Cuántas vueltas son 20 radianes? b) ¿Cuántos grados son 3 vueltas? c) ¿Cuántos radianes son 45 grados?
98.- Un cuerpo está describiendo un movimiento circular con la velocidad de 2,25 rad/s. Halla el ángulo que recorre en 12 segundos. Sol: 27 Rad
99.- Suponiendo que la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol es una circunferencia, calcula su velocidad angular en unidades del S.I. Sol: 1,99 · 10-7^ rad/s
100.- Calcula el tiempo que tarda en completar una vuelta un móvil que se mueve con un movimiento circular uniforme con velocidad angular de 10 rad/s. Cuantas vueltas completas habrá recorrido el móvil de la actividad anterior en 35 s. Sol: 0,63 s; 55 v
101.- El motor de un vehículo gira a 3500 rpm. Expresa su velocidad angular en rad/s. (2.31)
112.- Un coche toma una curva de 50 m de radio con una velocidad de 30 km/h. ¿Qué aceleración centrípeta actúa sobre el vehículo y sobre los pasajeros? Sol: 1,38 m/s^2
113.- Las ruedas de un vehículo tienen 30 cm de radio y giran a una velocidad angular de 956 r.p.m. Calcula: a) La velocidad angular de las ruedas en rad/s. b) La velocidad lineal del coche en m/s. c) La aceleración de un punto situado en la periferia de la rueda.(2.5) Sol: 100,38 rad/s; 30,11 m/s; 3022 m/s^2
114.- Un automóvil toma una curva de 40 m de radio con una velocidad constante de 60 km/h. ¿Cuánto vale la aceleración que actúa sobre el automóvil? (2.39) Sol: 6,94 m/s^2
115.- Dos patinadores se encuentran girando con un m.c.u alrededor de un poste metálico fijo que actúa de eje de giro. Para ello, se mantienen agarrados a una cuerda que a su vez está sujeta al poste de forma que puede girar y se mantiene tensa. Un patinador se encuentra a 3 m del eje y tiene una velocidad de v = 6 m/s. El otro patinador gira a 4 m del eje. a) Calcula la velocidad angular que poseen los patinadores. b) ¿Qué velocidades lineales tienen ambos? c) Calcula la aceleración que poseen ambos patinadores. ¿Es la misma? Dibuja estas aceleraciones. d) Si el patinador externo se suelta de la cuerda, indica la dirección en la que se moverá. (2.43) Sol: 2 rad/s; 6 m/s y 8 m/s; 12 m/s^2 y 16 m/s^2
