Ejercicios de Física
Cinemática
1- Un deportista corre en una pista circular de 500 m. Si da 4 vueltas en 10 min.
a) ¿Cuál es su rapidez media? r= 500m x 4 / 10 min= 2000 / 600 = 3.333 m/s
b) ¿Cuál es su velocidad media? v= Δd / t= 0 / 600 = 0 m/s
2- Un objeto se mueve 20 m al “Este” en 30 s y después de 50 s regresa al punto de partida. ¿Cuál es su velocidad media?
0.50 m/s
-0.50 m/s
0.73 m/s
0 m/s
3- Una piedra se deja caer sin considerar el aire. Calcular su distancia después de 6 segundos y su velocidad. d= g x t²/ 2= 9.8 x (6)² / 2= 176.4 m v= vo + gt= 0 + (9.8) (6) = 58.8 m/s
4- Una persona camina 10 m al este y luego 5 m al norte. Si tardó 120 s ¿cuál será su rapidez y su velocidad media? r= d / t= 15 / 120 = 0.125 m/s Δd= √ a² + b² v= Δd / t= 11.18 / 120 = 0.09 m/s
5- Si se lanza un objeto hacia abajo con una velocidad de 8 m/s. ¿Cuánta distancia recorrió después de 5 segundos? ¿Cuál es su velocidad después de 5 segundos?
y= yo + vo t + ½ gt²= 8 x 5 + 0.5 (9.8) (5)² = 162.5 m
v= vo + gt= 8 + 9.8 x 5 = 57 m/s
6- ¿Cuál es la aceleración de un vehículo que cambia su velocidad de 90 km/h hasta que se detiene en 40 s? a= (v2 – v1) / t = (0 – 25) / 40 = -25 / 40 = -0.62 m/s²
7- Si un automóvil pasa de 0 a 50 m/s con una aceleración de 10 m/s². ¿En cuánto tiempo lo hace?
a = (v2 – v1) / t t = (v2 – v1) / a = (50 – 0) / 10 = 5 s
8- ¿Qué tiene mayor aceleración, un avión que pasa de 1000 a 1005 km/h en 10 s, o una patineta que pasa de 0 a 5 km/h en 1 segundo? una patineta
a = (v2 – v1) / t
9- Una piedra se deja caer de un edificio. Calcular su distancia después de 3 segundos y su velocidad
d = g x t² / 2 = 9.8 x (3)² / 2 = 44.1 m v= vo + g x t = 0 + 9.8 x 3 = 29.4
10- Si un objeto se mueve a aceleración constante, su velocidad debe: (3 aciertos)
cambiar en la misma cantidad cada segundo
cambiando variando en cantidad cada segundo
ser cero
siempre disminuyendo
11- Juan y Pedro están en el techo de un edificio. Juan lanza una pelota hacia abajo y al mismo tiempo Pedro deja caer otra pelota. ¿Cuál de las pelotas tendrá una mayor aceleración? (3 aciertos)
ambas tienen la misma aceleración
12- Una mujer camina 6 km dirección Norte, después camina al Oeste 10 km todo esto durante 10 min ¿Cuál es su rapidez y su velocidad medias? r = 16 / 10 = 16000 / 600 = 26.66 m/s
Δd= √ a² + b² = √ 6² + 10² = √ 36 + 100 = √ 136 = 11.6 km = 11600 m v = 11600 / 600 = 19.3 m/s
Dinámica y Energía
13- Calcula la energía cinética de un mazo de 4 kg en el instante en que su velocidad es de 24 m/s.
Ec = (m x v²) / 2 = (4 x (24)²) / 2 = 1152 J
14- Una caja de herramientas de 1.2 kg está a 2 m por encima de una mesa que está a su vez a 80 cm del piso. Determine la energía potencial respecto a la parte superior de la mesa y respecto al piso.
Ep = m g h = 1.2 x 9.8 x 2 = 23.52 J 1.2 x 9.8 x 2.8 = 32.928 J
15- Un aire acondicionado de 300 kg se eleva por medio de una cadena de un montacargas hasta que su energía potencial es de 26 kJ con relación al piso. ¿Cuál será la altura? Ep = m g h
h = Ep / (m g) = 26000 / (300 x 9.8) = 8.84 m
16- Un remolcador ejerce una fuerza constante de 4000 N sobre un barco. Si realiza 60 kJ de trabajo, ¿Cuánto se desplazó el barco? w = F d d = w / F = 60,000 J / 4000 N = 15 m
Calor
18- Si se aplican 600 kJ de calor a un pedazo de metal (10 kg) causando que tenga un cambio de temperatura de 50°C. ¿Cuál es el calor específico? Q = m c ΔT = 10 x 50 = 500 cal
19- Un trozo de 2 kg de aluminio se encuentra inicialmente a 120°C ¿Cuál será su temperatura final si se aplican 60 kJ de energía calorífica? ΔT = Q / (m c) = 251.04 / 2 = 125.52 °C
Electricidad
21- Dos partículas cargadas están separadas por 20 mm, si estas partículas experimentan una fuerza de 60 N. ¿Cual es la magnitud de una de las cargas si la otra es de 4 μC?
F = (k q1 q2) / r² k = 9 x 10^9 q1 = (F x r²) / (k x q2) = (60 x (0.02)²) / (9 x 10^9 x 4 x 10^-6)
= 6.66 x 10^-7
23- La fuerza eléctrica entre dos cargas será más fuerte cuando:
están más juntas
24- ¿Cuál debe ser la separación de dos cargas con misma magnitud (9 μC) en milímetros, si experimentan una fuerza de 945 N? F = (k q1 q2) / r² r = √(k q1 q2) / F = √(9 x 10^9 x 9 x 9) / 945
√(6.248 x 10^22)
= 2.49 x 10^11
25- Una carga de -2 μC colocada en un punto P experimenta una fuerza ascendente de 10 x 10^-5 N ¿cuál es la intensidad y dirección del campo eléctrico en el punto A?
26- Un protón (q = 1.6 x 10^-19 C) se mueve de derecha a izquierda en un campo de 0.4 T dirigido hacia la parte superior de una hoja de papel. Si la velocidad es de 2 x 10^6 m/s, ¿cuales son la magnitud y el sentido de la fuerza?
F = q v B sen(0)
q = 1.6 × 10^-19 C
B = 0.4 T
v = 2 x 10^6
F = (1.6 × 10^-19 C) (0.4) (2 x 10^6) = 1.28 x 10^-13 N
Circuitos
31- El voltaje en el siguiente circuito es de 12 V y las resistencias R1, R2 y R3 son 2, 4 y 6 Ω, respectivamente. a) Determine la resistencia equivalente del circuito. b) Determine la corriente total
1 / 2 + 1 / 4 + 1 / 6 = 11 / 12 12 / 11 = 1.09 Ω 12 / 1.09 = 11.009 A
Misceláneos
1- Una persona camina por el borde de una piscina rectangular. Si tarda 2 min en caminar de la esquina A a la esquina B. ¿Cuál es su rapidez media? 70 / 120 s = 0.583 m/s ¿Cuál es su velocidad media? 25 m/s (40 x 40) + (30 x 30) = 2500 raíz cuadrada = 50 / 120 = 0.416 m/s
2- Calcula la aceleración de una avioneta de 2000 kg justo antes de despegar, si el motor ejerce una fuerza de 500 N.
F = m x a
a = f / m = 500 N / 2000 kg = 0,25 m/s²
3- Una carga de -3 μC colocada en un punto A experimenta una fuerza descendente de 6 x 10^-5 N. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en el punto A?
La intensidad del campo eléctrico en el punto A es de: E = 20 N/C
La intensidad del campo eléctrico en el punto A se calcula mediante al aplicación de la formula: E = F / q, como se muestra a continuación:
q = -3 uC
F = 6 x 10^-5 N
E = ?
Formula de intensidad de campo eléctrico E:
E = F / q
E = 6 x 10^-5 N / -3 * 10^-6 C
E = 20 A
4- Una losa de concreto tiene 20 m de largo. ¿Cuál será el incremento en su longitud si la temperatura cambia de 10 a 30 grados centígrados? Considera que α = 12 x 10^-6 (°C)
ΔL = Lo·α·ΔT
ΔL = (20 m) · 12 x 10^-6 (°C) · (30 – 10) °C
ΔL = 0.0048 m
5- Cuatro resistencias están conectadas en paralelo. Considere que R1 = 10 Ω R2 = 20 Ω R3 = 60 Ω R4 = 30 Ω y una fuente de 50 V. ¿Cuál es la resistencia equivalente y la corriente total? 1 / 10 + 1 / 20 + 1 / 60 + 1 / 30 = 1 / 5 x 1 / 5 = 5 Ω 50 / 5 = 10 A
6- Un protón (1.6 × 10^-19 C) se mueve de derecha a izquierda en un campo de 0.4 T dirigido hacia la parte superior de una hoja de papel. Si la velocidad es de 2 x 10^6 m/s, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza?
F = q v B sen(0)
q = 1.6 × 10^-19 C
B = 0.4 T
v = 2 x 10^6
F = (1.6 × 10^-19 C) (0.4) (2 x 10^6) = 1.28 x 10^-13 N