Problemas Fisica 13P

Problemas de Física 13P 1. Una rueda de 392 N se desprende de un carro en movimiento, rueda sin resbalar por la carretera y al llegar al pie de la colina está girando a 50 rad/s. El radio de la rueda es de 0.6 m y su momento de inercia alrededor de su eje de rotación es 0.8 MR2. La fricción efectúa 3,000 J de trabajo sobre la rueda al subir por la colina hasta parar a una altura h. Calcular h.

h (((

2. Un resorte con una constante de restitución k = 8 N/m se suelta desde la posición de equilibrio con una rapidez inicial de 1/3 m/s dirigida hacia abajo. La masa del resorte es 1/8 kg. a) Encontrar la ecuación de movimiento. b) Encontrar su posición y rapidez después de 2 s. 3. Dos cargas puntuales y se colocan a una distancia de 4.5 cm entre sí. Otra carga puntual = −1.75 µC con masa de 5.0 g se sitúa inicialmente a 3.0 cm de cada una de estas cargas como se muestra en la figura. Se observa que la aceleración inicial de es 324 m/s2 hacia arriba, paralela a la línea que une las dos cargas puntuales. Encuentre el valor de y .

4. La masa se encuentra en reposo y cuelga del centro de la barra que se halla en un campo magnético uniforme de 1.50 T, dirigido hacia el plano de la figura. La barra horizontal mide 60.0 cm de largo y está hecha de un material extremadamente ligero; está conectada a la batería mediante alambres delgados de masa despreciable. Un resistor con = 5.00 Ω está en serie con la barra; la resistencia del resto del circuito es despreciable. ) ¿Cuál punto, o , debería ser la terminal positiva de la batería? ) Si el voltaje de la batería es de 175 V, ¿cuál es la masa que este instrumento es capaz de medir? 5. Si un mol de un gas ideal describe un ciclo reversible ABCA como se muestra en el diagrama P-V, donde AB es una isoterma. ¿Cuál es la expresión que describe el calor neto agregado al gas durante el ciclo?

6. El Concorde vuela a 1.75 Mach a 8,000.00 m de altura. La rapidez del sonido es 320.00 m/s. ¿Cuánto tiempo después de pasar el avión directamente arriba oiremos el trueno sónico? 7. ¿Cuál cuerpo baja más rápido y por qué? Todos parten del reposo y ruedan sin resbalar. Un cilindro es hueco de pared delgada y el otro relleno, al igual que las esferas.

8. En la siguiente figura, la cadena no resbala ni se estira. Si r1 = 3r2 y ω1 = 9 rad/s. ¿Cuál es el valor de ω2?

9. Un blanco de una galería de tiro consiste en una tabla cuadrada vertical de madera de 0.75 kg y 0.25 m de lado que pivotea sobre un eje horizontal en su borde superior. Una bala de 1.90 g que viaja a 360.00 m/s lo golpea de frente en el centro y se incrusta. a) ¿Qué rapidez angular tiene la tabla justo después del impacto? b) ¿Qué rapidez mínima tendría que tener la bala para que la tabla diera una vuelta después del impacto? 10. Un tubo de órgano taponado se hace sonar cerca de una guitarra, haciendo que una de las cuerdas vibre con amplitud grande. Variamos la tensión de la cuerda hasta encontrar la amplitud máxima. La longitud de la cuerda es el 80% de la del tubo. Si tanto el tubo como la cuerda vibran en su frecuencia fundamental, calcule la relación entre la rapidez de la onda en la cuerda y la del sonido en el aire. 11. Una osada nadadora de 510 N se lanza desde el risco con un impulso horizontal, como se muestra en la figura. ¿Qué rapidez mínima debe tener al saltar de lo alto del risco para no chocar con la saliente en la base, que tiene una anchura de 1.75 m y está 9 m abajo del borde superior?

12. Una polea tiene 0.16 m de radio y su momento de inercia es de 0.48 kg m2. La cuerda no resbala en la polea. Use métodos de energía para calcular la rapidez del bloque de 4.00 kg justo antes de golpear el piso.

13. Una carga lineal uniforme orientada en el eje y, se extiende desde -2.5 cm a +2.5 cm y posee una densidad de carga lineal λ = 6.0 nC/m. (a) Determinar la carga total. (b) Hallar el campo eléctrico generado en (0, 4.0 cm). 14. En una máquina aceleradora de protones, estas partículas en un haz de 5 mA se mueven casi a la velocidad de la luz. Si la sección transversal del haz es 10-6 m2, ¿cuál es la densidad numérica de los protones? 15. El motor de un Ferrari F355 admite aire a 20oC y 1 atm y lo comprime adiabáticamente a 0.09 veces el volumen original. El aire se puede tratar como gas ideal con γ = 1.4 Calcule la temperatura y presión finales. 16. Calcule el cambio de entropía de 0.13 kg de helio gaseoso en el punto de ebullición normal del helio cuando se condensa isotérmicamente a 1 l de helio líquido. 17. Dos muelles, A y B, están situados en un río; B está 1500 m río abajo de A. Dos amigos deben ir de A a B y regresar. Uno rema un bote con rapidez constante 4 km/h relativa al agua; el otro camina en tierra con rapidez constante a 4 km/h. La velocidad del río es de 2.8 km/h en la dirección A -> B. ¿Cuánto tardará cada persona en hacer el viaje redondo?

18. En la figura, la esfera superior se suelta del reposo, choca contra la esfera inferior estacionaria y se pega a ella. Ambos cordones tienen 50 cm de longitud. La esfera superior tiene una masa de 2 kg y está inicialmente 10 cm más alta que la inferior, cuya masa es de 3 kg. Calcule la frecuencia y el desplazamiento angula máximo del movimiento después del choque.

19. Una carga lineal uniforme orientada en el eje y, se extiende desde -2.5 cm a +2.5 cm y posee una densidad de carga lineal λ = 6 nC/m. (a) Determinar la carga total. (b)Hallar el campo eléctrico generado en (0, 4cm). 20. Una espira de alambre está formada por dos semicírculos conectados por dos segmentos rectos (ver figura). Los radios interior y exterior son 0.3 m y 0.5 m, respectivamente. Por el circuito fluye una corriente de 1.5 A, de tal forma que en el semicírculo exterior circula en sentido horario. ¿Cuál es el momento magnético de esta espira de corriente? 21. Un recipiente aislado térmicamente cuenta con dos compartimientos con volúmenes V1 y V2, separados por una membrana. El compartimiento 1 contiene un gas ideal a la temperatura T y el 2 está vacío. La membrana es removida repentinamente y el gas llena los dos compartimientos, llegando finalmente al equilibrio. a) ¿Cuál es la temperatura final del gas? b) Muestre que el proceso de expansión es irreversible. 22. Una fuerza variable F se mantiene tangente a una superficie semicircular sin fricción. Se varía lentamente la fuerza para mover un bloque de peso w, estirando de la posición 1 a la 2 un resorte que está unido al bloque. El resorte tiene una masa despreciable y constante de fuerza k. El extremo del resorte describe un arco de radio a. Calcule el trabajo realizado por F. 23. ¿Cuál debe ser el valor de la carga de una partícula de 100 g para que ésta permanezca inmóvil al colocarla en un campo eléctrico dirigido hacia arriba y cuya magnitud es de 650 N/C? 24. Un electrón gira alrededor de un protón en una órbita de 5.29×10-11 m. Determinar el campo magnético en el protón producido por el movimiento orbital del electrón. 25. Tres moles de gas ideal se llevan por el ciclo abc. Cp= 19.1 JK/mol. El proceso cb es adiabático. Ta = 300 K, Tb = 600 K y Tc = 492 K. Calcule el trabajo total del ciclo.

26. El sistema se lleva del estado a al b por tres trayectorias. a) ¿Por cuál trayectoria el trabajo efectuado por el sistema es máximo? ¿Y menor? b) Si Ua > Ub. ¿Por cuál trayectoria es mayor el valor absoluto de |Q| de la transferencia de calor? ¿En esa trayectoria el sistema absorbe o desprende calor?

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27. Una bola de nieve rueda del techo de un granero con inclinación de 40 . El borde del techo está a 14 m del suelo y la bola de nieve tiene una rapidez de 7 m/s al salir del techo. Puede despreciarse la resistencia del aire. a) ¿A qué distancia del borde del granero golpea la bola el piso. b) Un hombre de 1.9m de estatura está parado a 4 m del granero. ¿Lo golpeara la bola?

28. Una polea sin fricción tiene la forma de un disco sólido uniforme de 2.5 kg de masa y radio 20.0 cm. Una piedra de 1.5 kg se une a un alambre muy delgado que se enrolla alrededor del borde de la polea, y el sistema se libera del reposo. a) ¿Qué tan lejos debe caer la piedra para que la polea tenga 4.5 J de energía cinética? b) ¿Qué porcentaje de la energía cinética total tiene la polea? 29. Una máquina de Carnot opera entre dos fuentes de calor a temperatura TH y TC. Un inventor propone aumentar la eficiencia operando una máquina entre TH y una temperatura intermedia T’, y una segunda máquina entre T’ y TC usando el calor expulsado por la primera. Calcule la eficiencia de este sistema compuesto y compárela con la máquina original. 30. Un excursionista ve un peñasco que cae desde un risco y observa que tarda 1.3 s en caer el último tercio de la altura. Puede despreciarse la resistencia del aire. ¿Qué altura tiene el risco en metros?