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Índice Capítulo 1 Descomposición de vectores 4 Capítulo 2 Fuerza 10 Capítulo 3 Estática I 16 Capítulo 4 Estática II 22 Capítulo 5 Repaso 28 Capítulo 6 Dinámica I 32 Capítulo 7 Dinámica II 38 Capítulo 8 Rozamiento 43 Capítulo 9 Repaso 49 I Bimestre Capítulo 10 Trabajo - Potencia 53 Capítulo 11 Energía I 58 Capítulo 12 Energía II 64 Capítulo 13 Movimiento armónico simple I y II 70 Capítulo 14 Movimiento armónico simple I y II 70 Capítulo 15 Ondas mecánicas 73 Capítulo 16 Repaso 77 Capítulo 17 Hidrostática 80 Capítulo 18 Hidrostática 80 II Bimestre Física Capítulo 19 Fuerza eléctrica 85 Capítulo 20 Campo eléctrico 90 Capítulo 21 Potencial eléctrico 95 Capítulo 22 Corriente - resistencia 101 Capítulo 23 Repaso 106 Capítulo 24 Circuitos eléctricos 110 Capítulo 25 Campos magnéticos 116 Capítulo 26 Fuerza magnética 121 Capítulo 27 Inducción electromagnética 125 Capítulo 28 Física moderna 128 III Bimestre Capítulo 29 MRU 133 Capítulo 30 MRUV 137 Capítulo 31 Repaso 141 Capítulo 32 Movimiento vertical de caída libre 143 Capítulo 33 Movimiento parabólico de caída libre 147 Capítulo 34 Movimiento parabólico de caída libre 147 Capítulo 35 Movimiento circular uniforme 152 Capítulo 36 Repaso 155 IV Bimestre 01 1 Descomposición de vectores Problemas resueltos 01. En la figura: A B C D y E F= = = = Encuentre el vector resultante de los vectores mostrados. A B C D F A B C D E F Del gráfico: A B C D O+ + + = R E F A& = + = Resolución 02. En la figura: F N10 51 = y F2 = 10N Hallar la magnitud de la resultante de los vectores F1 y F2 . a a a a F1 F2 Capítulo www.trilce.edu.pe4 10 N 10 N 20 N a a a a a 5 10 N5 & xR = 20 (!) Ry= 0 & R= 20 N Resolución 03. En la figura, expresar x en función de a y b. a x b a x x b 2 Se altera el sistema en forma conveniente: 2a b x x a b 2 4 2&+ = = + Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria5 01 Práctica 01. Determinar el módulo del vector resultante del con- junto de vectores mostrados. 37º45º 50u y x 20 u2 a) 10 61u b) 10 29u c) 10 13u d) 10 29u e) 10 19u 02. Dado el conjunto de vectores, determinar el módulo de la resultante. y45º 8 53º 20u x 11 u2 a) 5 2 u b) 9 5 u c) 9 10u d) 5 5 u e) 9 2 u 03. Para el sistema de vectores, encontrar la dirección del vector resultante. 37º 30N 12N 6N y x a) 30º b) 37º c) 45º d) 53º e) 60º 04. Dado el conjunto de vectores. Hallar el módulo de la resultante. 45º 2cm 5cm a) 5 cm b) 5 cm c) 2 5 cm d) 10 cm e) 3 5 cm 05. En la figura, determinar el módulo de la resultante. 21º 13u66º 32º 10u y x 2 u2 a) 1 u b) 2 u c) 3 u d) 4 u e) 5 u 06. Calcular el módulo de la resultante del conjunto de vectores. a a a) a 37 b) a 35 c) a 26 d) a 13 e) a 5 07. ¿Cuál debe ser el ángulo que forma el vector A con el eje y para que la resultante de los vectores mostrados sea nula? 37º 15 7 y x A a) 30º b) 37º c) 45º d) 53º e) 60º 08. Encontrar el módulo del vector C para que la resul- tante sea nula. B 16 2= N. 37º 45º y x A B C a) 20 N b) 16 N c) 14 N d) 24 N e) 28 N Capítulo www.trilce.edu.pe6 09. Si: 2A N2= ; 5B N= y 2C N= . Calcular: A B C3 5+ - . 37º 45º y x A B C a) 5 N b) 10 N c) 15 N d) 20 N e) 25 N 10. Para el conjunto de vectores, calcular el módulo de la resultante. 53º 135º 5N 1N6 N2 a) 3 2 N b) 2 2 N c) 2 N d) 5 N e) 22 N 11. Determinar la medida del ángulo “a” de modo que la resultante del conjunto de vectores sea vertical. 37º 50 u 80 u 30 u y x a a) 30º b) 37º c) 45º d) 53º e) 60º 12. Si el vector resultante del sistema de vectores es: R i j8 6=- - . Hallar el vector A . 3 2 -15 3 y x A a) 3i+4j b) 5i-8j c) 3i-7j d) 3i-9j e) 4i-11j 13. Se tienen los vectores: a i j5 6=- + ; 8b i j+= ; 6 5c i j= - - y d i j4= - . Calcular la dirección del vector resultante. a) 16º b) 37º c) 53º d) 143º e) 127º 14. Dados los vectores A ,B y C se cumple que: mA nB pC 0+ + = , donde m, n y p son numeros rea- les, determinar: .E p m n2 2= y x A B C 1u 1u a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 15. Calcular: a b c3 2 5− + , sabiendo que: 3 2a i j m= −^ h ; 4 5b i j m= − +^ h ; c im2= − a) (10i – 16j)m b) (5i – 2j)m c) (7i – 16j)m d) (10i + 16j)m e) (6i – 4j)m Central 6198-100 Física 5º año de secundaria7 01 Tarea domiciliaria 01. Conociendo el vector: 9 12i jA = +^ hm Halle el módulo del vector: A 5 2 a) 5m b) 4m c) 6m d) 12m e) 13m 02. Sean los vectores: 4 ; 4a i b j= = ¿Qué ángulo forman los vectores a y b ? a) 60º b) 180º c) 90º d) 45º e) 0º 03. Sean los vectores: a= (15i + 2j)m; b= (9i + 5j)m Halle el módulo del vector resultante: a) 25m b) 21m c) 11m d) 12m e) 13m 04. Se muestra cuatro vectores. Si: AB = BC = AC = 3cm. Determine el módulo del vector resultante. A B C a) 0 b) 3cm c) 6cm d) 9cm e) 8cm 05. Se muestra un trapecio de vértices A, B, C y D. Si “M” es punto medio de AB y además: BC=5cm y AD=7cm. Determine el módulo del vector resultante. A B C M D a b a) 10 cm b) 12 cm c) 14 cm d) 16 cm e) 18 cm 06. Sabiendo que: AP=12m, PC=4m y PB=3m. Deter- mine el módulo del vector resultante. A B CP a) 10 m b) 12 m c) 14 m d) 16 m e) 13 m 07. Sabiendo que: AB=12m, BC=4m y DB=2m. Deter- mine el módulo del vector resultante. D A B C a) 10 m b) 12 m c) 14 m d) 16 m e) 17 m 08. Sabiendo que los segmentos miden: AB=6m y CD=8m. Determine el módulo del vector resultante. D A B C a) 10 m b) 12 m c) 14 m d) 16 m e) 0 09. Si ABCDEF son los vértices de un hexágono regular de lado igual a 6cm. Determine el módulo del vector resultante. A B F C D E a) 18cm b) 24cm c) 30cm d) 36cm e) 48cm 10. En el sistema vectorial mostrado determine la direc- ción del vector resultante respecto del eje “x” positivo. 37º x y 10 u 5 u 3 u a) 30º b) 45º c) 37º d) 53º e) 60º Capítulo www.trilce.edu.pe8 11. En el sistema vectorial mostrado determine la direc- ción del vector resultante respecto del eje “x” positivo. 60º x y 10 u 8 u 4 u 2 u3 a) 60º b) 45º c) 135º d) 120º e) 127º 12. En el sistema vectorial mostrado determine el módulo del vector A, tal que el vector resultante este conteni- do en el eje “y” positivo. A 37º 60º x y 0 50 u a) 60 u b) 70 u c) 80 u d) 90 u e) 50 u 13. En el sistema vectorial mostrado la resultante es nula. Determine el módulo del vector A y la medida del ángulo “q”. A x y 16N 12N q a) 20 N y 30º b) 48 N y 45º c) 20 N y 37º d) 20 N y 53º e) 48 N y 60º 14. En la figura mostrada determine la dirección del vec- tor resultante respecto del eje “x” positivo. 0 53º x y 15 u 35 u 20 u a) 60º b) 45º c) 37º d) 53º e) 74º 15. Determine el módulo de la resultante x (cm) y (cm) (-5;5) (1;9) (4;-1) (-6;-5) a) 8 cm b) 6 cm c) 12 cm d) 16 cm e) 10 cm Central 6198-100 Física 5º año de secundaria9 02 Problemas resueltos 01. De la figura mostrada realizar el diagrama de cuerpo libre (D.C.L.) de cada bloque (Todas las superficies son lisas) A B D.C.L. (Bloque A) T1 WA N1 A D.C.L. (Bloque B) T T WB N1 B D.C.L. (polea móvil) T T WP T1 Resolución 02. Si la barra es homogénea realizar el DCL de la barra. A B 3L L TA WBarra TB 2L LL Resolución 2 Fuerza Capítulo www.trilce.edu.pe10 03. La figura muestra una barra homogénea, real D.C.L. de la barra: 2L 2L q 2L 2L q T T WBarra R Resolución Práctica Realizar el D.C.L. del punto “P”(problema 1 al 4) 01. P 02. 03. P P Central 6198-100 Física 5º año de secundaria11 02 04. Realizar D.C.L. de los bloques (problema 5 y 6) 05. 06. F Realizar D.C.L. de la esfera (problema 7, 8 y 9) 07. F 08. P Capítulo www.trilce.edu.pe12 09. Realizar el D.C.L. de la barra homogénea homogénea 10. F 11. 12. 13. Liso Central 6198-100 Física 5º año de secundaria13 02 14. 15. 01. Del bloque en equilibrio; superficies lisas. A 37º 02. Del nudo “O”. B O 03. Del bloque que sube a velocidad constante. F Liso 04. De la barra en equilibrio.05. De la barra en equilibrio. 74º 37º Liso Tarea domiciliaria Efectúa el DCL en cada caso Capítulo www.trilce.edu.pe14 06. De la barra en equilibrio. 53ºR R R 07. Del bloque que sube por el plano inclinado. Liso q 08. De la barra que se encuentra entre paredes lisas. A B 09. De la esferita cuando pasa por el punto “B” y que es soltada en “A”. Superficies lisas. A B 10. Del péndulo cuando pasa por la posición “B”. B 11. Del péndulo cónico que gira con velocidad angular constante cuando se encuentra en la posición “P”. P 12. Del bloque que está en reposo con respecto al disco y que gira con velocidad angular constante. w 13. La esferita llega hasta el punto “C”. Realice su D.C.L. cuando pase por el punto “B”. B Liso C 14. El resorte se encuentra estirado. Hacer el D.C.L. del bloque “A”. Liso A 15. Del bloque “B”. A B Central 6198-100 Física 5º año de secundaria15 3 Estática I 03 Problemas resueltos 01. Un bloque de masa M se encuentra sobre un plano inclinado. Si se aplica una fuerza horizontal de magnitud Mg 2 sobre el bloque,éste permanece en reposo (ver figura). ¿Cuál es la fuerza normal que actúa sobre el bloque? 60º F M 60º 60º N f Mg Mg/2 Mg/2 Mg/ 4 /Mg 3 2 4/Mg 3 x y :F N Mg Mg0 4 3 2 0y = - - =/ N Mg 2 2 3 1& = +c m Resolución 02. La esfera de peso 150 N se encuentra en equilibrio entre las dos superficies lisas. Determinar la magnitud de la fuerza F para que la reacción en el punto A tenga el mínimo valor. 53º F A Capítulo www.trilce.edu.pe16 37º N 53º F A 150 37º N F 150 F = 200N El mínimo valor de la reacción en “A” es cero (pierde contacto) Resolución 03. Las esferas idénticas que se muestran en la figura pesan 40 N cada una. Determine la magnitud de la fuerza hori- zontal F para mantenerlas en equilibrio. 53ºF 53ºF N 40 40 C C N2 53º C N=30 40 A B Para el sistema: F 0x =/ F - N = 0 F - 30 = 30 ` F = 30 N Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria17 Práctica 03 01. Determine el módulo de la tensión en la cuerda 2, si la polea tiene peso despreciable y el bloque pesa 300N. (1) (2) a) 100N b) 200N c) 300N d) 400N e) 150N 02. Si el joven mantiene el bloque en reposo ejercien- do una fuerza de 50N, determinar la masa del blo- que. Considere las poleas lisas y masa despreciable g m s10 2=^ h. g a) 5kg b) 8kg c) 10kg d) 12kg e) 15kg 03. Determinar la masa del bloque, si la fuerza “F” que mantiene el equilibrio del sistema es de 120N. g m s10 2=^ h. F 37º a) 16kg b) 8kg c) 20kg d) 10k e) 5kg 04. Calcular el módulo de la tensión en la cuerda (1) (P=10N) 45º (2) (1) P a) 20N b) 15N c) 8N d) N10 2 e) N20 3 05. Calcular el módulo de la tensión en la cuerda, si el bloque está en reposo y pesa 100N (superficies lisas). 30º a) 10N b) 20 3 N c) 05 3 N d) 50N e) 60N 06. Calcular el módulo de la reacción de la pared (1) so- bre al esfera, si esta pesa 50N (superficies lisas). (1) (2) 37º 53º a) 10N b) 40N c) 80N d) 30N e) 50N 07. Si el sistema se encuentra en equilibrio. Hallar el mó- dulo de la fuerza “F” (desprecie el peso de la poleas). F 100N a) 10N b) 40N c) 50N d) 60N e) 100N Capítulo www.trilce.edu.pe18 08. En el sistema en equilibrio, se pide determinar el valor de la deformación del resorte, si este tiene una cons- tante de deformación k=200N/m. (WA=20N, WB=30N). A K B a) 10cm b) 15cm c) 20cm d) 30cm e) 25cm 09. Si el peso de A excede en 12N al peso de B. De- termine el módulo de la fuerza de compresión entre los bloques si el sistema está en equilibrio. (Considere poleas ideales) A B a) 1N b) 3N c) 4N d) 5N e) 6N 10. Calcular el ángulo “q” para que los bloques conser- ven el reposo. No hay fricción: 30N 50N q a) 30º b) 37º c) 45º d) 53º e) 60º 11. El sistema mostrado se encuentra en equilibrio. Hallar el valor de F de tal manera que la reacción en “A” sea cero. (Wesfera=100N). F A 60º B liso a) 50N b) 100 3 N c) 05 3 N d) 200N e) 002 3 N 12. La barra homogénea pesa 30N. Hallar el módulo de la reacción a “A”. Despreciar el rozamiento entre la barra y la pared. Si el sistema está en reposo. 8m 3m A a) 25N b) 30N c) 10N d) 50N e) 60N 13. El sistema se encuentra en equilibrio, hallar el módulo de la tensión en la cuerda “T” (PA=13N, PB=7N y a=60º). A B T a a) 15N b) 9N c) 6N d) 8N e) 10N 14. El sistema físico se encuentra en equilibrio. Hallar el módulo de la tensión “T” si se sabe que los bloques A y B pesan 2N y 10 N respectivamente. B 120º T A a) 4N b) 8N c) 6N d) 5N e) 12N 15. En el sistema, hallar la deformación producida en el resorte (k=500N/cm), si el bloque tiene una masa de 250kg. (g=10m/s2) y cada polea tiene 50kg. a) 1cm b) 2cm c) 3cm d) 4cm e) 5cm Central 6198-100 Física 5º año de secundaria19 Tarea domiciliaria 01. La figura muestra dos cuerpos W=6,5kg y P=3,5kg, en reposo. Determine el módulo de la tensión en la cuerda (1). No hay rozamiento. (g=10m/s2) (1) W P a) 10N b) 20N c) 30N d) 40N e) 50N 02. La figura muestra dos cuerpos W=2kg y P=7kg, en reposo. Si la polea tiene masa despreciable, determi- ne el módulo de la fuerza de reacción del piso sobre el bloque P. No hay rozamiento. (g=10m/s2) W P a) 10N b) 20N c) 30N d) 40N e) 50N 03. El bloque de 9kg se encuentra en equilibrio . Si la cantidad de masa de cada polea móvil es 1kg, deter- minar el módulo de la fuerza F. (g=10m/s2) F a) 3N b) 30N c) 50N d) 20N e) 10N 04. La figura muestra dos bloques A y B de masas 8kg y 5kg respectivamente. Determinar el módulo de la fuerza de reacción entre los bloques A y B. (g=10m/s2) B A a) 10N b) 15N c) 20N d) 30N e) 25N 05. La figura muestra una esfera en equilibrio apoyada en una pared vertical, el equilibrio. Si el módulo de la tensión en la cuerda es 40N, determine la cantidad de masa de la esfera. (g=10m/s2) 53º a) 10kg b) 12kg c) 2,4kg d) 2kg e) 60kg 06. La figura muestra un bloque de 6kg en equilibrio. De- terminar el módulo de la fuerza externa F, sabiendo que q = 45º, (g=10m/s2) A B F q W a) 60N b) 40N c) 50N d) 70N e) 80N 07. Los bloques A y B de masas 5kg y 12kg, se encuen- tra en equilibrio. Determine la lectura en el dinamó- metro L (módulo de la tensión en la cuerda oblicua). (g=10m/s2) BA L a) 100N b) 120N c) 130N d) 140N e) 150N 03Capítulo www.trilce.edu.pe20 08. El bloque de 1,5kg se encuentra en equilibrio. Deter- mine el módulo de las tensiones en las cuerdas T1 y T2 (g=10m/s 2) 53º37º 15N T1 T2 a) 9N y 12N b) 3N y 4N c) 18N y 24N d) 15N y 18 N e) 8N y 24N 09. ¿Cuál será el valor de “F”, si el sistema está en equili- brio?. Considere poleas ingrávidas. F 120N a) 120N b) 80N c) 60N d) 40N e) 30N 10. En el sistema determinar el valor de “F” para que el sistema esté en equilibrio. Considere poleas ingrávi- das. F m=24 kg a) 10N b) 20N c) 30N d) 40N e) 60N 11. Si las esferas son idénticas y cada una pesa 10N. Ha- llar la tensión en la cuerda. Las paredes son lisas. T a) 10N b) 20N c) 5N d) 25N e) 40N 12. Determinar el valor de la tensión en la cuerda hori- zontal. El bloque de 4kg se encuentra en equilibrio. (g=10m/s2) 30º a) 20N b) 30N c) 40N d) N20 3 e) N40 3 13. Si el dinamómetro “L” marca 50N, calcular el valor de la reacción normal del piso. (g= 10 m/s2) Liso L 10Kg a) 50N b) 100N c) N50 3 d) N100 3 e) 200N 14. Hallar el valor de “F” para que el resorte se estire 5cm. F 53º K=8N/cm a) 12N b) 16N c) 18N d) 24N e) 40N 15. Considerando superficies lisas, ¿cuánto se deformará el resorte mostrado? K=10N/cm 37º5Kg F=50N a) 2cm b) 20cm c) 4cm d) 40cm e) 25cm Central 6198-100 Física 5º año de secundaria21 Problemas resueltos 01. Una viga horizontal, de 6,0 m de longitud y 100 N de peso, reposa sobre dos apoyos A y B, tal como se muestra en la figura. Encontrar las magnitudes de las fuerzas de reacción en los puntos de apoyo A y B. BA 5m 3 RBRA 100 + - M 0A =/ - 100(3) + RB(5) = 0 RB = 60N F 0y =/ RA + 60 - 100 = 0 RA = 40N Resolución 02. Una barra de seccióncircular uniforme, hecha del mismo material, con 36 cm de longitud, está doblada, como se muestra en la figura, donde a = 6 cm. Halle la longitud x, para que el lado BC permanezca en posición horizontal. A B C a x 4 Estática II 04Capítulo www.trilce.edu.pe22 x 15 O R 5W W 6 + - 30 M 0O =/ ( ) ( )W x W x5 15 0- - = x = 75 - 5x x = 12,5 cm Resolución 03. La barra AB, de peso despreciable, está suspendida en B por una cuerda, se apoya sobre la esfera C de 5,0 N de peso. Si el bloque D pesa 40 N, la fuerza entre la esfera y la mesa es de: A 0,5m 0,5m B C D Barra AB: A 0,5 0,5 BD 40 T N + - M 0B =/ 40(0,5) - N(1) = 0 N = 20N Esfera: 5 N’ N=20 F 0y =/ N’ - 5 - 20 = 0 N’ = 25N Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria23 Práctica 04 01. En el gráfico, calcular el momento de la fuerza F=50N respecto de “O”. F O 4m a) 200Nm b) -200Nm c) -250Nm d) 250Nm e) N.A. 02. Hallar en el gráfico el momento a causa de la fuerza “F” alrededor de P. F=50N P 2m 2m a) 120Nm b) -100Nm c) 90Nm d) -90Nm e) -80Nm 03. Del gráfico, calcular el momento resultante del con- junto de fuerzas mostrado alrededor de O. O 2m 3m 4m 1N 2N 5N a) 12Nm b) -12Nm c) 9Nm d) -9Nm e) N.A. 04. Si la barra se encuentra horizontal y es homogénea y está en equilibrio se pide calcular F2. Nota: La barra pesa 100N. F1 F2400N 4m 1m a) 100N b) 120N c) 150N d) 170N e) 190N 05. La barra homogénea de 8kg se encuentra en reposo, luego la lectura del dinamómetro es: Dinamómetro (g= 10 m/s2) a) 40N b) 50N c) 60N d) 80N e) 100N 06. Calcular la reacción en la articulación A. Si la barra tiene un peso de 40N. (La barra es homogénea) A 53º a) 5N b) 10N c) 15N d) 20N e) 25N 07. Calcular la constante de elasticidad del resorte, si éste está deformado 2cm y la masa la barra es de 10kg. (g=10m/s2). 53º K a) 15N/cm b) 12 N/cm c) 9 N/cm d) 20 N/cm e) 30 N/cm 08. Calcular la deformación del resorte (K=20N/cm) si la masa del bloque es 16kg.(g=10m/s2). La barra es de masa despreciable. 2m 6m a) 0,5cm b) 1cm c) 1,5cm d) 2cm e) 2,5cm Capítulo www.trilce.edu.pe24 09. El esquema representa una fuerza vertical del módulo “p” y una barra horizontal MN. Calcular el módulo del torque que con respecto de M, produce la reac- ción del apoyo N. La barra es ingrávida. ba NM P a) a b Pa + b) a b Pb + c) a b Pab + d) Pab e) Pa 10. La barra AB uniforme y homogénea que se represen- ta en la figura pesa “W” y se encuentra en equilibrio. El bloque pesa 6W. Determine el módulo de la ten- sión que se produce en la cuerda oblicua “S”. B 30º 30º S A a) 6W b) 9W c) 6,5W d) 9,5W e) 7W 11. Una barra homogénea de longitud “L” está doblada a un ángulo recto y suspendida en equilibrio como se indica. Halle la relación entre las tensiones de las cuerdas (1) y (2), es decir: T1/T2. (1) (2) L 5 4 L 5 a) 1/4 b) 1/5 c) 2/3 d) 4 e) 1 12. Halle la mayor masa que puede tener el bloque de tal forma que el tablón homogéneo de 10 kg y 5m de longitud se mantenga en posición horizontal. (g= 10 m/s2) 0,5m M a) 10 kg b) 20 kg c) 30 kg d) 40 kg e) 50 kg 13. Se muestra una escalera homogénea de 18 kg en re- poso sobre las superficies lisas. Determine el módulo de la tensión. (g=10m/s2) 2m 2m 53º cuerda a) 45 N b) 67,5 N c) 37 N d) 60 N e) 56 N 14. Determine el módulo de la tensión en la cuerda A, si la barra está en equilibrio, además su peso es 160N. A B 2m 8m a) 60 N b) 80 N c) 100 N d) 120 N e) 140 N 15. Determine la lectura del dinamómetro si la barra es homogénea y de 12 kg, además está en equilibrio. (g=10m/s2) (M: es punto medio) Dinamómetro 30ºM a) 20 N b) 30 N c) 40 N d) 60 N e) 80 N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria25 Tarea domiciliaria 04 01. Hallar el módulo de la tensión en la cuerda para el equilibrio. La barra homogénea pesa 60N. 3m 1m a) 10N b) 20N c) 30N d) 40N e) 50N 02. Calcular el peso de la esfera para equilibrar al bloque de 84N. La barra es ingrávida. 2m5m a) 50N b) 60N c) 70N d) 80N e) 90N 03. La barra ingrávida tiene longitud 5L, determine el va- lor de F para el equilibrio. El bloque pesa 60N. 2L 3L F a) 30N b) 60N c) 90N d) 120N e) 150N 04. Calcular el módulo de la tensión en la cuerda A si la barra homogénea pesa 120N y está en reposo. A B 2m 12m a) 80N b) 70N c) 90N d) 20N e) 60N 05. La barra homogénea pesa 30N, determinar el módu- lo de la tensión en la cuerda B. L A B 3L a) 10N b) 12N c) 16N d) 20N e) 24N 06. Se muestra una barra homogénea AB de 3 kg en equilibrio. Si en el punto medio M se suspende un bloque de 5 kg, determine el módulo de la tensión en la cuerda horizontal. (g=10m/s2) A B 37º M a) 20N b) 30 N c) 35 N d) 40 N e) 45 N 07. Se muestra una barra homogénea doblada forman- do ángulo recto en B, en equilibrio. Si: AB=2m y BC m3= ; determine la medida del ángulo “a” que define la posición de equilibrio. A B C a a) 30° b) 37° c) 53° d) 45° e) 60° 08. La figura muestra una barra homogénea AB de 8 kg en equilibrio. Determine el módulo de la tensión en la cuerda BC. (g=10m/s2) B C A 53º a) 50 N b) 60 N c) 70 N d) 80 N e) 90 N Capítulo www.trilce.edu.pe26 09. La figura muestra un bloque W de 2,5 kg en repo- so. Determine el peso de la barra homogénea AB. (g=10m/s2). A B53º 37º W a) 20N b) 30 N c) 40 N d) 50 N e) 60N 10. La figura muestra un bloque de 25 kg en reposo. Si la barra homogénea de 60 kg esta en equilibrio, deter- mine la medida del ángulo . (g=10m/s2). 2a a a) 30° b) 37° c) 53° d) 45° e) 60° 11. La figura muestra una barra AE de masa desprecia- ble. Si : AB = BC = CD = DE, determine el módulo de las reacciones en los puntos de apoyo A y E, res- pectivamente. A B 30N20N 60N C D E a) 40N y 60N b) 45N y 65N c) 100N y 10N d) 35N y 75N e) N.A. 12. La figura muestra una barra homogénea AB de 4 kg en equilibrio. Si G es el punto medio de AB, determi- ne el módulo de la tensión en la cuerda. (g=10m/s2). 30º G BA a) 30N b) 15 N c) 20 N d) 25 N e) 10N 13. La figura muestra una barra homogénea AB de 5kg en equilibrio. Si G es el punto medio de AB, determi- ne el módulo de la tensión en la cuerda. (g=10m/s2). 30º G BA a) 10N b) 20 N c) 30 N d) 40 N e) 50 N 14. Determinar el valor del peso del bloque “A” para que la barra homogénea de 6Kg se mantenga en equili- brio. La tensión en la cuerda “1” mide 70N. (g=10m/s2) A 1 4m6m a) 6N b) 8N c) 10N d) 12N e) 16N 15. Hallar el valor de la tensión en la cuerda horizontal sabiendo que la barra homogénea tiene una masa de 5kg. (g=10m/s2) 37º 2Kg 5m 15m a) 10N b) 20N c) 40N d) 60N e) 80N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria27 5 Repaso 01. En el conjunto de vectores mostrados. Hallar la direc- ción del vector resultante. a) 45º x y 1m 6 2 m 5m 53º 45º b) 135º c) 145º d) 225º e) 215º 02. Descomponer el vector C , si: |C | =10m a) 5m( ); 5 3 u( ) x y C 30º b) 5m( ); 5 3 u( ) c) 10m( ); 10 3 u( ) d) 5 3 m( ); 5u( ) e) 5m( ); 5 3 u( ) 03. Indicar los componentes del vector |A | =20m a) 15m( ); 12u( ) x y 53º Ab) 12m( ); 16u( ) c) 6m( ); 8u( ) d) 12m( ); 16u( ) e) N.A. 04. Dado los vectores siguientes, hallar el módulo y direc- ción de |S | donde: S = a + b + c a b c 1 cm 1 cm a) 5 cm; 37º b) 7 cm; 53º c) 53 cm; 90º d) 6 cm; 53º e) 8 cm; 37º 05. Elabore el D.C.L. del bloque de masa “m” que pende de un resorte. m a) b) c) d) e) 06. Dibuje el D.C.L. del bloque mostrado, si se sabe que no hay frotamiento. Trasladarlo en un plano x–y. g m q a) N R P q b) N R P q c) N R P d) N R P q e) N R P 05Capítulo www.trilce.edu.pe28 07. Calcular el módulo de la reacción normal en “A”, si m=8 kg y no hay rozamiento. (g =10m/s2) A B 37º m a) 90 N b) 80 N c) 70 N d) 60 N e) 50 N 08. ¿Cuál es la longitud natural del resorte mostrado, si K=150N/cm? m=45 Kg y g=10m/s2 m 25cmK g a) 21 cm b) 22 cm c) 23 cm d) 24 cm e) 25 cm 09. La masade “A” es de 100 Kg, y la de “B” es de 50 Kg. Hallar el módulo de la fuerza de interacción entre los bloques. (g = 10m/s2) A B a) 250 N b) 300 N c) 500 N d) 600 N e) 750 N 10. Considerando que el sistema se encuentra en equi- librio, hallar el valor de la fuerza horizontal “F”. (W=150N). W F 53º a) 150 N b) 125 N c) 100 N d) 75 N e) 50 N 11. Calcular el momento producido por la fuerza “F” res- pecto al punto “O”. F=40N O 2m a) – 40 N × m b) + 40 N × m c) – 80 N × m d) + 80 N × m e) 100 N × m 12. Calcular el momento producido por una fuerza “F” respecto al punto “O”. O 2cm 30º F=800N a) 800 N × m b) – 400 N × m c) + 400 N × m d) + 8 N × m e) – 8 N × m 13. Una barra homogénea, uniforme y articulada pesa 40 N y es mantenida horizontalmente mediante un cable ingrávido. Hallar el módulo de la tensión en este cable. 53º a) 5 N b) 10 N c) 15 N d) 20 N e) 25 N 14. Hallar el valor de la tensión en la cuerda “A”. Si la barra homogénea de 5 Kg se mantiene en equilibrio. El bloque m=0,5 Kg. (g = 10m/s2) 4m 2m A B W a) 2,5 N b) 5 N c) 15 N d) 10 N e) 7,5 N 15. Un alambre rígido homogéneo de 25cm de longitud es doblado como se indica. Para que el alambre apoyado se mantenga en equilibrio la longitud “x” deberá ser: 5cm x a) 5 cm b) 8 cm c) 12 cm d) 15 cm e) 20 cm Central 6198-100 Física 5º año de secundaria29 05 Tarea domiciliaria 01. Calcular el valor del vector B , si el conjunto de vec- tores dan como resultado cero. a) 20 m x y 35m 37º 45º B A b) 20 2 m c) 25 m d) 21 m e) 40 m 02. Calcular el módulo la fuerza resultante que actúa so- bre el gancho. A=4N; B=8N; C=4 2 N; D=5N. a) 97 N x y 37º 45º B C D A b) 16 N c) 71N d) 5 N e) 21 N 03. Hallar “a” para que la resultante del sistema sea ho- rizontal: |A | =3m; |B | =4m a) 37 x y B A a a b) 53º c) 45º d) 60º e) 16º 04. Hallar el módulo de la resultante de los vectores mos- trados. 1 cm 1 cm a) 1 cm b) 2 cm c) 3 cm d) 4 cm e) 5 cm 05. Determinar el ángulo “q” para que la fuerza resul- tante sobre el clavo sea horizontal. Dar también el módulo de la fuerza resultante. a) 37º; 12 N x y 12N 12N 15N q b) 53º; 21 N c) 53º; 29 N d) 45º; 11 N e) 37º; 14 N 06. Hallar el módulo de la tensión de la cuerda “A”, si m=8Kg. (g=10m/s2) a) 80 N A B 53º m b) 70 N c) 60 N d) 50 N e) 30 N 07. Si no existe rozamiento y m=9Kg, calcular el módulo la tensión en la cuerda. (g=10m/s2) a) 54 N m 37º b) 50 N c) 48 N d) 40 N e) 36 N 08. Determinar la deformación “x” que representa el re- sorte mostrado, si K=15N/cm. Si no existe rozamien- to, m=30kg y g=10m/s2 a) 15 cm m 30º K b) 14 cm c) 12 cm d) 10 cm e) 5 cm Capítulo www.trilce.edu.pe30 09. Elabore el D.C.L. del nudo “O” que hacen todas las cuerdas. O b q (2) (3) (1) a) b) c) d) e) 10. Calcular el momento producido por la fuerza “F” res- pecto al punto “O”. a) – 40 N × m 30º F=40 2m O b) + 40 N × m c) – 80 N × m d) + 80 N × m e) 20 N × m 11. Hallar el momento resultante respecto al punto “O” (barra ingrávida) a) – 20 N × m F2=40N F3=50N F1=20N 2m 2m 4m 30ºO b) – 60 N × m c) – 100 N × m d) 40 N × m e) 60 N × m 12. Una carga de 200 N cuelga del extremo libre de una varilla homogénea cuyo peso es de 40 N, una cuerda sujeta a la estructura articulada encuéntrese el módu- lo de la tensión en esta cuerda. a) 250 N 30 º 30º b) 300 N c) 350 N d) 400 N e) 440 N 13. Una barra homogénea pesa 30 N se establece el equilibrio atándola desde su punto medio hacia una pared mediante una cuerda horizontal. Hállese al módulo de la reacción del pasador. 37º a) 10 N b) 20 N c) 30 N d) 40 N e) 50 N 14. El diagrama muestra el equilibrio de una placa cua- drada homogénea apoyada en un piso rugoso, si el peso de la placa es a la tensión horizontal como 8 es a 3. Halle “q”. q q a) 4º b) 8º c) 16º d) 37º e) 53º 15. Calcular el valor de la tensión en la cuerda “A”. si la barra homogénea de 20 Kg. se halla en posición horizontal. (g=10m/s2) a) 80 N 4m 2m A B b) 70 N c) 60 N d) 50 N e) 30 N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria31 6 Dinámica I 06 Problemas resueltos 01. Un bloque de 2 kg, inicialmente en reposo, es jalado sin fricción hacia la derecha por una fuerza horizontal cons- tante de 12N a lo largo de una superficie horizontal. ¿Cuál es la rapidez del bloque después que se desplazó 3m? 12N 20 a N 6 /a m F a m s 2 12R 2&= == a V0=0 V 3m V V ad2F 2 0 2= + V2 = 2 . 6 . 3 V = 6 m/s Resolución 02. Una fuerza que actúa sobre un cuerpo de 10 kg de masa produce el movimiento descrito por el gráfico. La magnitud de la fuerza es newtons es: 10 50 V(m/s) t(s) Capítulo www.trilce.edu.pe32 10 50 V t • VF = V0 + at 0 = 10 + 5a a = - 2m/s2 • a m FR= & FR = 10 # 2 = 20N Resolución 03. Tres masas están conectadas por cordeles finos, tal como se muestra en la figura. El cordel que conecta la masa de 2 kg con la masa de 3 kg pasa sobre una polea ligera sin fricción, ¿cuál es el módulo de la tensión de la cuerda entre los bloques de 5 y 2 kg?. (g = 10m/s2) 3kg 5kg 2kg 23 5 a a 2030 50 Para el sistema: a m FR= / a 3 2 5 50 20 30= + + + - a = 4m/s2 a 5 50 FR = ma 50 - T = 5 # 4 T = 30N Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria33 Práctica 06 01. Calcular el módulo de la fuerza que debe aplicarse a un cuerpo de 20kg para que al cabo de 5s y partiendo del reposo, adquiera una velocidad de 15m/s. a) 20N b) 40N c) 60N d) 80N e) 100N 02. Un cuerpo inicialmente en reposo recibe una fuerza neta de 10N. Si la masa del cuerpo es de 5kg se desea averiguar: * Su rapidez al cabo de 8s. * La distancia que recorre en dicho tiempo. a) 64m/s ; 16m b) 32m/s ; 8m c) 16m/s ; 64m d) 8m/s ; 32m e) 12m/s ; 32m 03. Determine el valor de la fuerza Q para que el bloque de 8kg pueda ver levantado con una aceleración de 4m/s2. Considere: g=10m/s2. Q a) 112N b) 111N c) 100N d) 224N e) N.A. 04. El bloque mostrado se mueve con una aceleración de 4m/s2. Si m=3kg. Hallar el módulo de “F”. F 37º Liso3Kg a a) 6N b) 8N c) 15N d) 20N e) 25N 05. Aplicando “F1” a una masa M, la produce una ace- leración de 3m/s2. Al aplicar 3F1 una masa 2M, la aceleración será de valor. a) 9m/s2 b) 3m/s2 c) 1,5m/s2 d) 7,5m/s2 e) 4,5m/s2 06. El bloque de 5kg se lanza cuando el resorte de rigidez K=100N/m no está deformado; determine el módulo de la aceleración si el resorte se ha comprimido 40cm (g=10m/s2). Liso a) 2m/s2 b) 4m/s2 c) 6m/s2 d) 8m/s2 e) 10m/s2 07. Una persona de 50kg se encuentra dentro de un as- censor y sobre una balanza. Si el ascensor acelera ha- cia arriba a razón de 2m/s2. ¿Cuál es la lectura de la balanza? (Considerar g=10m/s2). a) 500N b) 650N c) 700N d) 490N e) 600N 08. Si las masas MA y MB están unidas por un resorte tensionado como se muestra, calcular el módulo de la aceleración de MA en el instante en que se sueltan ambas masas sabiendo que aB = 1,2m/s 2. MA = 238g y MB = 476g A B Liso a a a) 1,2 m/s2 b) 2 m/s2 c) 1,5 m/s2 d) 2,4 m/s2 e) 3,5 m/s2 09. ¿Qué rapidez en (m/s) adquiere el bloque de 1kg de masa en el punto “B” por acción de la fuerza constan- te F=10N, si partió del reposo en “A”? (g=10m/s2) A Liso 53º B F 16m a) 2 s m5 b) 3 s m5 c) 4 s m5 d) 5 s m5 e) 6 s m5 Capítulo www.trilce.edu.pe34 10. Ignorando el valor de las posibles fricciones se observa que en cada caso la fuerza entre los bloques de masas m y M existe la misma intensidad de fuerza encuentre F F 2 1 . m F2 Mm F1 M Liso Liso a) M m b) m M c) m m M+ d) M m M - e) m m M m + - 11. Encontrar el valor de la fuerza de interacción entre los bloques, si se sabe que no existe rozamiento. 30N 70N 4kg6kg a) 50 N b) 46N c) 37N d) 30N e) 120N 12. En el sistema de bloques A, B y C de masas 3kg, 2kg y 5kg respectivamente, se sabe que el módulo de la tensión en la cuerda BC es de 50N. Hallar “F” si no existe rozamiento. A B F C a) 100Nb) 80N c) 60N d) 120N e) 140N 13. ¿Cuál es el valor de la aceleración que experimenta el sistema mostrado; si se sabe que no existe rozamiento ni en el piso, ni en la polea? 3kg 7kg g=10m/s2 a) 6 m/s2 b) 4 m/s2 c) 3 m/s2 d) 7 m/s2 e) 2 m/s2 14. Cuando una caja de 3,8kg es empujada por una fuer- za de 20N, la cual hace un ángulo de 37º con la ho- rizontal, realiza un movimiento a velocidad constante sobre una superficie horizontal . Calcular el coeficien- te de rozamiento cinético entre la caja y la superficie (g=10ms2) a) 0,22 b) 0,32 c) 0,42 d) 0,52 e) 0,62 15. Un muchacho desciende por un poste vertical con una aceleración de 8m/s2. Hallar el valor de la fuerza de rozamiento si la masa del muchacho es 80kg. (g =10m/s2) a) 800N b) 900N c) 160N d) 640N e) 120N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria35 Tarea domiciliaria Considere superficies lisas 01. Hallar el módulo de la aceleración que adquiere el bloque de 4kg. 32N 4N 8N Liso a) 6 m/s2 b) 5 m/s2 c) 11 m/s2 d) 9 m/s2 e) 8 m/s2 02. Hallar el módulo de la aceleración que experimenta el bloque de 8 kg. Liso 53º 20N 100N a) 10 m/s2 b) 25 m/s2 c) 12 m/s2 d) 5 m/s2 e) 18 m/s2 03. Determine el módulo de la aceleración en el sistema. Liso 30N 120N 7kg8kg a) 12 m/s2 b) 15 m/s2 c) 10 m/s2 d) 4 m/s2 e) 6 m/s2 04. Hallar el módulo de la aceleración del sistema. Liso 60º 3kg 120N 1kg2kg a) 8 m/s2 b) 20 m/s2 c) 5 m/s2 d) 10 m/s2 e) 4 m/s2 05. Encuentre el valor de “F” para que el bloque de 4kg acelere a razón de 6 m/s2. Liso F36N a a) 60 N b) 12 N c) 18 N d) 10 N e) 40 N 06. Determine el valor de “F” para que el bloque de 6 kg acelere a razón de 8m/s2. Liso F56N a a) 104 N b) 8 N c) 48 N d) 36 N e) 100 N 07. Determine el módulo de la aceleración del bloque de 5 kg. (g = 10m/s2) 30N a) 2 m/s2 b) 6 m/s2 c) 8 m/s2 d) 4 m/s2 e) 5 m/s2 08. Hallar el valor de la fuerza “F” para que el bloque de 3kg baje a razón de 4m/s2. (g = 10m/s2) F a) 12 N b) 30 N c) 20 N d) 16 N e) 18 N 09. Calcular el módulo de la aceleración con la cual se mueven los bloques del sistema (g = 10 m/s2). (No considere rozamiento) 2 kg 3 kg a) 2 m/s2 b) 4 m/s2 c) 5 m/s2 d) 9,8 m/s2 e) 10 m/s2 06Capítulo www.trilce.edu.pe36 10. Hallar el módulo de la aceleración del sistema si no existe rozamiento, g=10m/s2. Liso 2kg a a 3kg a) 2 m/s2 b) 4 m/s2 c) 5 m/s2 d) 9,8 m/s2 e) 10 m/s2 11. En el gráfico, hallar el módulo de la aceleración del sistema y la tensión en la cuerda, si se mueven sobre una superficie horizontal lisa. 6kg 2kg 80N a) 7m/s2 y 45 N b) 8m/s2 y 50 N c) 9m/s2 y 40 N d) 10m/s2 y 60 N e) 12m/s2 y 65 N 12. Hallar el módulo de la aceleración del sistema. (mA = 6 kg; mB = 4 kg y g=10m/s 2) A B a) 1 m/s2 b) 2 m/s2 c) 3 m/s2 d) 4 m/s2 e) 5 m/s2 13. El bloque sube con aceleración constante de 5 m/s2. Hallar “F”, si no existe rozamiento (g= 10 m/s2). F a 30º m= 2kg a) 10 N b) 15 N c) 20 N d) 25 N e) 30 N 14. Hallar el módulo de la aceleración del sistema. 4kg 1kg 10N 40N a) 6 m/s2 b) 10 m/s2 c) 8 m/s2 d) 12 m/s2 e) 9 m/s2 15. Del ejercicio anterior, determine el módulo de la ten- sión en la cuerda. a) 40 N b) 10 N c) 30 N d) 50 N e) 34 N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria37 7 Dinámica II Problemas resueltos 01. Un móvil se desplaza con una rapidez constante de 12 m/s sobre la pista, según se muestra en la figura. El valor de la aceleración en el punto más alto de la elevación es: 6m ac 12 3 a R V c 2 = ( )a 3 12 2 & = = 48 m/s2 Resolución 02. Cuando un móvil pasa por el punto más alto de un puente circular de 125 m de radio, la normal es el 50% de su peso. Halle la rapidez del móvil en dicho punto. (Dato: g = 10m/s2) R V=? V R=125 N mg 2= mg Fc = mac mg mg m V 2 125 2 - = V2 = 625 V = 25 m/s Resolución 07Capítulo www.trilce.edu.pe38 Práctica 01. Sobre un cuerpo de masa 4kg actúa una fuerza cen- trípeta de 20N cuando gira con una rapidez de 5m/s. Determine a que distancia del eje de giro se encuen- tra dicho cuerpo. a) 0,51m b) 0,72m c) 0,86m d) 5,10m e) 5m 02. Una esfera de 1kg de masa está atada a un hilo de 50cm de longitud describiendo una circunferencia en el plano horizontal con una rapidez angular de 4rad/s. Calcular el módulo de la fuerza centrípeta. (La circunferencia es de radio 50 cm) a) 2N b) 4N c) 6N d) 8N e) 16N 03. Una pelotita de 100g atada al extremo de una cuerda de 0,5m de longitud, gira uniformemente con 4m/s describiendo una circunferencia horizontal, ¿Cuál es la magnitud de la tensión, en N, de la cuerda? (g=10m/s2)(La longitud de la cuerda es el radio de la circunferencia) a) 3200 b) 320 c) 32 d) 3,2 e) 100 04. Una piedra cuya masa es de 10kg gira en un plano vertical atado a una cuerda, tal que el radio de la circunferencia descrita es de 5m, Si su rapidez en la parte más baja es de 8m/s. Calcular la tensión que soportará la cuerda en ese punto de la trayectoria. (g=10m/s2) a) 228N b) 226N c) 224N d) 222N e) 147N 05. Un auto cruza un puente circular cuyo radio de cur- vatura es de 180m. Hallar su rapidez en la parte su- perior del puente, si en dicho punto la reacción del puente es el 50% del peso del auto. (g=10m/s2) R R a) 10m/s b) 20m/s c) 30m/s d) 40m/s e) 50m/s 06. Para la posición mostrada de la esfera de 4kg. Hallar el módulo de la tensión en el cable si posee una rapi- dez de 4m/s. (g=10m/s2) 37ºR=1m a) 16N b) 24N c) 32N d) 64N e) 28N 07. Una pista circular sin fricción de 24m de radio de cur- vatura tiene una inclinación de 37º como muestra la figura. Calcular la velocidad con que deben viajar los autos para evitar salirse de la pista. 37º a) 5m/s b) 10m/s c) 12m/s d) 20m/s e) 25m/s 08. Un patinador se encuentra recorriendo una circun- ferencia de radio igual a 10m con una rapidez de 10m/s. Calcular que inclinación hacia el centro de la circunferencia tendrá que dar a su cuerpo para efec- tuar su recorrido. (g=10m/s2) a) 30º b) 37º c) 53º d) 45º e) 60º 09. Determinar el módulo de la tensión en la cuerda ho- rizontal de 5m de longitud (g=10m/s2) 37º w=2rad/s 16kg a) 100N b) 150N c) 200N d) 250N e) 300N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria39 10. Si la partícula “m” atada a un hilo de longitud “L” gira en un plano horizontal con una rapidez constante y una aceleración centrípeta de valor 4 3 de la acelera- ción de la gravedad . Calcular “q” L m q a) 45º b) 60º c) 37º d) 53º e) 30º 11. Una piedra esta atada a una cuerda de longitud L=50cm y gira circularmente en el plano vertical. Hallar a que número de revoluciones por segundo se romperá la cuerda sabiendo que su carga de rotura es igual a diez veces el peso de la piedra. a) 8,1 b) 3,2 c) 1,3 d) 2,2 e) 1,6 12. Un piloto que pesa 750N realiza con su aparato un rizo en un plazo vertical con una rapidez de 144km/h. Cuando se encuentra de cabeza abajo, en la posición más alta de la trayectoria, la fuerza que ejerce sobre el asiento del avión es de 250 N. Hallar el radio del rizo. (g=10m/s2). a) 70m b) 90m c) 110m d) 120m e) 65m 13. Un automóvil que viaja a 144km/h entra a una cur- va inclinada respecto a la horizontal, si el radio de la curva es 120m. Calcular el ángulo de inclinación de la pista para que el auto no se salga de la carretera. Despreciar el rozamiento. a) 30º b) 37º c) 45º d) 53º e) 60º 14. ¿Qué duración deberían tener los días en la tierra para que los cuerpos situados en el Ecuador no pe- saran nada? a) 12h, 30min b) 2h c) 1h, 25min d) 1h, 45min e) 4h, 35min 15. Con qué rapidez máxima debe de ingresar un auto a una curva horizontal de 100m de radio para que no salga de la pista. Si el coeficiente de rozamiento es ms=0,4 (g=10m/s 2) a) 10m/s b) 20m/s c) 25m/s d) 40m/s e) 50m/s 07Capítulo www.trilce.edu.pe40 Tarea domiciliaria En los ejercicios 1 al 5 determine el valor de la tensión en la cuerda. (g =10m/s2) 01. m = 4 Kg R=5m V=10m/s a) 80 N b) 120 N c) 160 N d) 200 N e) 240 N 02. m = 2Kg m R=2m V=4m/s a) 4 N b) 8 N c) 12 N d)16 N e) 20 N 03. m = 3Kg w=2rad/s m R=3m a) 2 N b) 4 N c) 6 N d) 8 N e) 10 N 04. m = 4Kg 37º m 5m 5m/s a) 11 N b) 22 N c) 44 N d) 55 N e) 66 N 05. w=2rad/s m=2kg R=3m a) 4 N b) 8 N c) 12 N d) 16 N e) 24 N En los ejercicios 6 al 11, determine el módulo de la reacción en el piso. Desprecie todo tipo de rozamiento. (g=10m/s2) M = 4kg 06. M 2m 4m/s a) 12 N b) 24 N c) 36 N d) 48 N e) 72 N 07. 37º M 1m 2m/s a) 20 N b) 30 N c) 40 N d) 60 N e) 120 N 08. 2m 5m/sM a) 68 N b) 10 N c) 24 N d) 28 N e) 30 N 09. 53º 2m 4m/s a) 0 N b) 2 N c) 4 N d) 6 N e) 8 N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria41 10. 60º 3m M 3m 6m/s a) 36 N b) 45 N c) 52 N d) 64 N e) 68 N 11. 37º2m 2m M a) 9 N b) 18 N c) 24 N d) 30 N e) 36 N 12. Si la reacción normal en el punto “B” mide N12 2 determine la rapidez de la esfera en dicho punto. ( 2M kg2Esfera = )(g=10m/s 2) B 1m 1m a) 2 m/s b) 3 m/s c) 4 m /s d) 5 m/s e) 6 m/s 13. Una esfera de 2 kg atada a una cuerda, gira en un plano horizontal. Si el módulo la tensión en la cuerda, de 1m de largo, tiene un módulo de 20N, determine la rapidez de la esfera. a) 10 s m b) 20 s m c) 40 s m d) s m10 e) 2 s m10 14. Un auto, de 500 kg desea cruzar una loma que tiene la forma de circunferencia de radio 10m. Determine la máxima rapidez del auto para no despegarse del piso en el punto más alto de dicha loma. (g = 10m/s2) a) 5 m/s b) 10 m/s c) m/s d) 15 m/s e) 20 m/s 15. Un bloque de 3 kg gira en un plano vertical atado a una cuerda de 2 m de largo. Determine el módulo de la tensión en la cuerda cuando el bloque se encuentre en el punto más bajo de su trayectoria. (w = 2rad/s , g = 10m/s2) a) 28 N b) 36 N c) 42 N d) 48 N e) 54 N 07Capítulo www.trilce.edu.pe42 8 Rozamiento Problemas resueltos 01. ¿Qué magnitud de F debe aplicarse al bloque de peso 310 N, como se muestra en la figura, para que no llegue a resbalar sobre la pared vertical?. Considerar m = 0,8 37º F ms W 37º Ffsmáx 310 N 4k 3k F=5k N = 4k 310 = 3k + fsmáx 310 = 3k + 0,8 # 4k 310 = 6,2k k = 50 & F = 250N Resolución 02. En el sistema mostrado en la figura, la polea tiene peso despreciable. Si la fuerza de rozamiento en la superficie horizontal es f. Determine la aceleración del bloque de masa m, en función de F. F Central 6198-100 Física 5º año de secundaria43 08 F mg f F/2 F/2 N FR = ma & F/2 - f = ma a m F f 2 2= - Resolución 03. ¿Qué coeficiente de rozamiento tiene un plano inclinado, que forma un ángulo de 37º con la horizontal, si al res- balar un cuerpo, tarda en recorrer la misma distancia el doble tiempo que tardaría si no hay rozamiento? m 37º I. N 37º 37º mg 3/5mg Liso II. N 37º 37º mg 3/5 mg 4/5 mg fk Luego: 2 5 2 5 ( )gt g t1 3 1 3 4 42 2k∝= - 3 = 12 – 16mk ,16 9 0 56k& ∝ = = a m mg 5 3 = a g 5 3= d g t 2 1 5 3 2& = N mg 5 4= 5 3 a m mg fk = - a m mg mg3 5 5 4 k∝ = - (3 4 )a g 5 k ∝= - (3 4)4d g t 2 1 5 2& = - Resolución Capítulo www.trilce.edu.pe44 Práctica 01. Un bloque de 100N de peso se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal rugosa con m=0,8 y 0,25. Determine el módulo de la fuerza de rozamiento. a) 80N b) 25N c) 100N d) 70N e) 0N 02. El bloque de 100N de peso se encuentra en reposo. Determine la fuerza de rozamiento estático. (ms = 0,80) 37º a) 10N b) 60N c) 64N d) 80N e) 50N 03. Si el bloque está a punto de resbalar. ¿Cuál es el valor del coeficiente de rozamiento estático ms? 37º a) 0,25 b) 0,50 c) 0,60 d) 0,75 e) No se puede determinar 04. Encuentre el máxima valor de la fuerza horizontal “F” aplicado al cuerpo de 80N sin que haya deslizamiento. m = 0,2 y 0,1 F a) 8N b) 16N c) 4N d) 2N e) 10N 05. Un borrador de pizarra de 30N es presionado per- pendicularmente a una pizarra vertical cuyo ms = 0,3. Determinar la fuerza necesaria para mantenerlo en reposo. a) 0,01N b) 30N c) 100N d) 90N e) 9N 06. Si el sistema de bloques se encuentra en equilibrio. ¿Cuál es el módulo de la reacción del piso horizon- tal, sabiendo que la superficie es áspera w1=20N; w2=30N; w3=10N? 1 2 3 a) 5 10 N b) 10 10 N c) 15 10 N d) 20 10 N e) 25 10 N 07. Cuando una caja de 3,8kg es empujada por una fuer- za de módulo 20N, la cual hace un ángulo de 37º con la horizontal, realiza un movimiento a velocidad constante sobre una superficie horizontal. Calcule el coeficiente de rozamiento cinético entre la caja y la superficie. (g= 10m/s2) a) 0,22 b) 0,32 c) 0,42 d) 0,52 e) 0,62 08. ¿Con qué rapidez máxima debe de ingresar un auto a una curva horizontal de 100m de radio para que no salga de la pista?. Si el coeficiente de rozamiento es: ms=0,4 (g= 10m/s2) a) 10 m/s b) 20 m/s c) 25 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s 09. Para comenzar a deslizar un cajón de 60N de peso se necesita una fuerza horizontal de 45N. ¿Cuánto vale ms entre el cajón y el piso? a) 0,25 b) 0,45 c) 0,75 d) 0,65 e) 0,85 10. En el diagrama se muestra un bloque de 80N de peso a punto de resbalar y una pesa suspendida de 60N. Determine ms 60N 45º a) 0,50 b) 0,25 c) 0,40 d) 0,75 e) 0,60 Central 6198-100 Física 5º año de secundaria45 08 11. Un esquiador desciende a velocidad constante por una colina cubierta por una capa de hielo, la colina forma 37º con la horizontal, calcule el coeficiente de rozamiento cinético entre los esquíes y el hielo. a) 0,25 b) 0,35 c) 045 d) 0,65 e) 0,75 12. Una fuerza de 100N es capaz de iniciar el movimiento de un trineo de 300N de peso sobre la nieve compac- ta. Calcule: ms 37º ms 100N a) 0,13 b) 0,22 c) 0,33 d) 0,43 e) 0,53 13. El diagrama muestra los bloques de cemento, cada uno de 10N de peso, amarrados con una cuerda li- gera. Determine la fuerza mínima “F” sin que los blo- ques resbalen. (ms=0,5) ms F a) 10N b) 20N c) 30N d) 50N e) 60N 14. Determine la rapidez angular suficiente del cilindro para que el bloque trate de resbalar respecto de la pared del cilindro ms=0,5 (g = 10m/s 2) Radio del ci- lindro 20cm. w a) 5rad/s b) 6rad/s c) 10rad/s d) 8rad/s e) 3rad/s 15. ¿Cuál es la máxima rapidez angular con que debe gi- rar el disco para que la moneda no resbale sobre ella. Si la moneda se encuentra a 20cm del eje? (g = 10m/s2) w ms=0,5 a) 1rad/s b) 2rad/s c) 2,5rad/s d) 5rad/s e) 7,5rad/s Capítulo www.trilce.edu.pe46 Tarea domiciliaria Considere para todos los problemas : g= 10m/s2 En los problemas del 1 al 5, determine el valor de la aceleración. 01. 4kg 20Nm=0,1 V a) 2 m/s2 b) 3 m/s2 c) 4 m/s2 d) 8 m/s2 e) 16 m/s2 02. V 37º 50N m=0,5 8kg a) 2 1 m/s2 b) 8 7 m/s2 c) 8 9 m/s2 d) 8 15 m/s2 e) 8 17 m/s2 03. V 41N 6kg 45º 10 2N m=0,2 a) 2 3 m/s2 b) 2 5 m/s2 c) 2 7 m/s2 d) 2 9 m/s2 e) 5 m/s2 04. V 50N50N 10kg 37º53º 6 1∝ = a) 2 1 m/s2 b) 1 m/s2 c) 2 3 m/s2 d) 4 m/s2 e) 5 m/s2 05. V 8kg 37º 4 1∝ = a) 2 m/s2 b) 3 m/s2 c) 4 m/s2 d) 5 m/s2 e) 10 m/s2 En los problemas del 6 al 9 determine el valor de la tensión “T” en la cuerda indicada. 06. 4kg 6kg 80Nm=0,1 T V a) 14 N b) 18 N c) 21 N d) 28 N e) 32 N 07. 8kg 2kg m=0,2 T a) 22,6 N b) 20,4 N c) 20 N d) 19,2 N e) 14,4 N 08. 50N 5kg 5kg m=0,2 T 37º a) 10 N b) 11 N c) 13 N d) 17 N e) 23 N 09. 4kg 4kg T 20N 20N 2 1∝ = 53º a) 10 N b) 15 N c) 20 N d) 25 N e) 30 N 10. Calcule el valor de la reacción entre los bloques mos- trados. (g= 10 m/s2) 60N 2kg3kg m=0,2 a) 16 N b) 20 N c) 24 N d) 30 N e) 40 N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria47 08 11. Si la reacción entre los bloques mide 40N, determine el valor de la aceleración. (g= 10 m/s2) 5kg3kg m=0,3F V a) 1m/s2 b) 2m/s2 c) 3m/s2 d) 4m/s2 e) 5m/s2 12. Del problema anterior, determinar el valor de “F”. a) 40 N b) 64 N c) 72 N d) 100 N e) 144 N 13. Determine el valor de la aceleración que experimen- tan los bloques mostrados. (m= 2 1 ). (g= 10 m/s2) V 2m 7m m m a) 5m/s2 b) 6m/s2 c) 7m/s2 d) 8m/s2 e) 9m/s2 14. Si la tensión en la cuerda que une a los bloques A y B tienen una intensidadde 36N. Determine el valor de la aceleración que experimenta el bloque “C”. (MA = 4kg) (g= 10 m/s 2) V B C 5 1=∝ A a) 2m/s2 b) 4m/s2 c) 6m/s2 d) 7m/s2 e) 8m/s2 15. Del problema anterior, si la masa de C fuera de 15kg, ¿cuál sería el módulo de la tensión de la cuerda que sujeta al bloque “C”? a) 15N b) 25N c) 35N d) 45N e) 65N Capítulo www.trilce.edu.pe48 9 Repaso 01. Si se sabe que el lado del cuadrado es 6, calcule el módulo del vector resultante para el conjunto de vec- tores mostrados. 4 2 6 a) 12 b) 16 c) 20 d) 24 e) 36 02. Determine el módulo de la resultante de los vectores mostrados. 21º 42º x y 0 40 25 a) 32 b) 7 c) 16 d) 39 e) 25 03. La barra mostrada de peso despreciable está en equi- librio. Calcule el peso de las cargas “p”. Si la longitud natural del resorte es L = 15cm y su K = 4N/cm. A 30º a a a P P 10cm a) 5N b) 15N c) 10N d) 20N e) 12N 04. Calcule el vector resultante de los vectores mostrados. 37º 53º 10 20 x y 0 a) 4i - 22j b) 4i + 22j c) 2i - 22j d) 4i + 20j e) 2i - 14j 05. La figura muestra un sistema de dos poleas móviles de peso 1N cada una. Calcule la magnitud de la fuer- za “F” tal que, el bloque de peso 9N permanezca en equilibrio. F a) 1N b) 2N c) 3N d) 4N e) 5N 06. El ascensor desciende con 5m/s2. Determine la defor- mación del resorte de K= 500N/m donde m= 4kg. (g= 10 m/s2) a a) 1cm b) 2cm c) 3cm d) 4cm e) 5cm Central 6198-100 Física 5º año de secundaria49 09 07. Calcule “F” para que el bloque de 600N de peso esté en equilibrio. Superficie lisa. 37º F a) 200N b) 300N c) 450N d) 350N e) 500N 08. Determine la tensión en la cuerda AB si el peso del bloque es de 49N. 37º 53ºA B C a) 140N b) 135N c) 165N d) 200N e) 60N 09. Calcule el momento a causa de la fuerza “F” alrede- dor de P. (F=70N) F P 2m 2m a) 20Nm b) - 20Nm c) 40Nm d) - 140Nm e) 0Nm 10. Determine la rapidez angular “w” para que el cable que sostiene a la esfera de masa “m” forme con la vertical un ángulo de 60º. ( / )g m s2 2≠= 8m w a) ≠ rad/s b) 2 ≠ rad/s c) 3 ≠ rad/s d) 4 ≠ rad/s e) 5 ≠ rad/s 11. La figura muestra dos esferas uniformes y homogé- neos “C” y “D” de masas 40kg y 20kg respectiva- mente, sobre una barra de peso despreciable de 1,2m de largo. Determine “x”. (g=10m/s2). (Las reacciones en “A” y en “B” son iguales) A B C D 0,3m x a) 0,2m b) 0,3m c) 0,4m d) 0,5m e) 0,6m 12. El esquema muestra una barra homogénea en equi- librio apoyada sobre una superficie horizontal. De- terminar el ángulo “q” para el cual la tensión en la cuerda; cuyo peso es despreciable, sea nula. q 2m 3m a) 53º b) 37º c) 30º d) 45º e) Imposible 13. Si el módulo de la fuerza de reacción entre los bloques mostrado en la figura es de 50N y además M1=5M2. Determine el módulo de “F” (las superficies son lisas) F M1 M2 a) 100N b) 200N c) 300N d) 400N e) 500N 14. Se levanta verticalmente un cuerpo de 20kg desde la superficie por acción de una fuerza de módulo 250N. Calcule la rapidez que alcanza luego de ascender 20m. (g = 10m/s2) a) 6m/s b) 7m/s c) 8m/s d) 9m/s e) 10m/s 15. Un patinador sobre hielo recorre una pista circular sin fricción de 16,8m de radio y con una rapidez cons- tante de 7m/s. ¿Cuál debe ser el ángulo de peralte que debe tener la pista para que pueda recorrerla sin incidentes. (g = 10m/s2) a) 8º b) 15º c) 16º d) 18,5º e) 23,5º Capítulo www.trilce.edu.pe50 Tarea domiciliaria 01. Calcule el módulo de la fuerza “F” si el bloque de 20 kg de masa posee una aceleración de módulo 5m/s², la superficie es lisa. F80N a a) 20N b) 100N c) 180N d) 80N e) 160N 02. ¿Cuál será el módulo de la aceleración del bloque de 5 kg de masa? Si: F=20N ; g=10m/s2. F a) 4 m/s2 b) 6 m/s2 c) 8 m/s2 d) 9 m/s2 e) 10 m/s2 03. Determine el módulo de la aceleración de cada uno de los bloques: mA=6kg; mB=4kg. Piso liso, g= 10m/s 2. A B a) 2 m/s2 b) 4 m/s2 c) 5 m/s2 d) 6 m/s2 e) 1 m/s2 04. Determine el módulo de la tensión de la cuerda que une los bloques si no existe rozamiento, m1=9kg; m2=11kg. 1 2 20N 60N a) 32N b) 34N c) 38N d) 40N e) 30N 05. Determine el módulo de la aceleración con que des- ciende el bloque por el plano inclinado liso, g=10m/s2. a 37º a) 2 m/s2 b) 3 m/s2 c) 4 m/s2 d) 6 m/s2 e) 8 m/s2 06. Determine el módulo de la fuerza de contacto entre los blo- ques si las masas de “A” y “B” son respectivamente 3 y 2 kg. 70N 120N BA a) 20N b) 10N c) 90N d) 27N e) 16N 07. Calcule el módulo de la aceleración con que viaja el coche para que el bloque no resbale sobre el coche. Coeficiente de rozamiento estático entre el bloque y el coche 0,8. (g = 10m/s2) a a) 8 m/s2 b) 16 m/s2 c) 7 m/s2 d) 12,5 m/s2 e) 25 m/s2 08. La figura muestra una polea móvil que no ofrece ro- zamiento. Sabiendo que m1=4 kg y m2=6 kg, calcule el módulo de la aceleración (en m/s2). m1 m2 g a a a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 09. En el interior de un ascensor se encuentra una mujer de 60 kg parado sobre una báscula. Si la báscula re- gistra una lectura de 900N, calcule la aceleración (en m/s2) del ascensor. (g = 10m/s2) a) - 5 j b) -3 j c) 3 j d) 5 j e) 6 j Central 6198-100 Física 5º año de secundaria51 09 10. Sobre un cuerpo de 7 kg actúan solamente dos fuer- zas. Calcule el módulo de la aceleración (en m/s2). m 60º 3N 5N a) 1 b) 1,2 c) 1,4 d) 1,6 e) 1,8 11. Sobre un bloque de 5 kg actúa la fuerza constante de módulo F = 15 N. Si no hay rozamiento calcule el módulo de la acelera- ción (en m/s2). (g = 10m/s2) F 30º m a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 12. La figura muestra dos bloques A y B de masa 3kg y 2kg respectivamente. Sabiendo que F1=50N y F2=20N, calcule el módulo de la fuerza de reacción entre los bloques A y B. F1 F2B A Liso a) 22 N b) 32 N c) 42 N d) 52 N e) 63 N 13. Determine el módulo de F (en newtons) sabiendo que la barra homogénea se encuentra de equilibrio, donde A=4 kg y B=1 kg. Desprecie el peso de la polea. (g=10 m/s2) A B L L F a) 32 b) 64 c) 16 d) 4 e) 50 14. Se muestra una mujer de 88 kg en el interior de un ascensor de 32 kg. Determine el módulo de la reac- ción entre los zapatos de la mujer y el piso del ascen- sor (en newtons). (g = 10 m/s2) 100kg a) 600 b) 650 c) 700 d) 800 e) 850 15. Se muestra dos bloques, tienen masas de m1=1kg y m2=1kg. Si no hay rozamiento, determine el módulo de la tensión en la cuerda (en N). (horizontal). Des- precie la masa de la polea móvil. (g = 10 m/s2). 1 2 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Capítulo www.trilce.edu.pe52 10 Trabajo - Potencia Problemas resueltos 01. Un cuerpo recorre la trayectoria mostrada en la figura desde A hasta B, bajo la acción de una fuerza constante F de magnitud 5N. Hallar el trabajo que realiza la fuerza F para trasladar el cuerpo desde A hasta B. 37º 20m F A B x(m) 20 y(m) A B 37º x 20 20 3N 4N 5N y W = 4(20) + 3(20) = 140 J Resolución 02. Un cuerpo de 1 kg de masa se desplaza 10 m con una rapidez de 2 m/s sobre una superficie rugosa con coeficiente de fricción de 2 N. ¿Cuál será el trabajo necesario para aumentar su rapidez a 6 m/s? N 2m/s 6m/s F a 10 10 f=2 • V V ad2F 2 0 2= + & 36 = 4 + 2 a # 10 a = 1,6 m/s2 • FR = m # a & F - 2 = 1 # 1,6 F = 3,6 N • W = F . D r & 3,6 # 10 = 36J Resolución 03. ¿Qué potencia desarrolla un motor para levantar 100 sacos de arroz de 30 kg cada uno durante una hora con velocidad constante a una altura de 6 m?. (g = 10m/s2) M T 300N 6m • V: constante & T = 300N • P t w= & 300 6 100P 3600 # #= P = 50 N Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria53 10 Práctica 01. Calcular el trabajo resultante, realizado sobre el blo- que de 10kg en un desplazamiento de 5m. (Superficie liso). (F1= 50N; F2= 30N) 37º F1 F2 V a) cero b) 10J c) 30J d) 50J e) 80J 02. Halle el trabajo neto realizado sobre el bloque mostra- do, cuando es desplazado desde “A” hasta “B”. m= 3kg; F= 50N; g= 10m/s2; AB= 5m; mK=0,2. 37º F m mk A B a) cero b) -200J c) -150J d) -100J e) -50J 03. Determine el trabajo que realizala fuerza “F” al elevar al bloque de 5kg hasta una altura de 2m, con un mó- dulo de aceleración de 4m/s2. (g= 10m/s2) F a a) 20J b) 40J c) 70J d) 100J e) 140J 04. Calcule el trabajo realizado por la fuerza “F” de 50N al trasladar la esfera a lo largo del recorrido ABC me- diante la fuerza “F” constante en módulo y dirección. A B 37º C F 12m 5m a) 850J b) 630J c) 560J d) 650J e) 750J 05. El bloque de 10kg es desplazado desde “A” hasta”B” mediante la fuerza F=100N y a velocidad constante. Determine el trabajo realizado por la fuerza de roza- miento. (g= 10m/s2) 37º F A B 6m a) cero b) +400J c) -400J d) +600J e) - 600J 06. Determine la potencia mecánica de “F” , si el blo- que sube con una velocidad constante de 10m/s. (g=10m/s2) F V 2kg a) 200w b) 20w c) 10w d) 5w e) 0 07. Determine el trabajo neto realizado sobre un bloque de peso 180N que hace un desplazamiento de 5m en la pared vertical hacia abajo (F=100N). 37º mk=0,7 V F a) 290J b) 320J c) 690J d) 700J e) 900J 08. Halle la potencia que desarrolla la fuerza “F” para desplazar al bloque desde “A” hasta “B” en 10s. (AB= 2m; F= 50N) F B 37º A a) 800W b) 80W c) 10W d) 8W e) 4W Capítulo www.trilce.edu.pe54 09. Un tejo de Hockey que pesa 2N se suelta sobre un plano rugoso inclinado (mk=0,25), observándose que el tejo desciende aceleradamente. Hallar el trabajo de la fuerza de fricción en 2s de descanso por el plazo cuya inclinación es de 53º (g= 10m/s2). a) -4,2 J b) -10 J c) 3,9 J d) -15 J e) -39 J 10. Mediante una fuerza horizontal “F” de 800N se des- plaza a un bloque de 100N de peso a lo largo de un plano inclinado áspero. Si (mk=0,5). Determine el tra- bajo neto sobre el bloque para un desplazamiento de 5m. 37º F V a) 500J b) 1000J c) 1500J d) 2000J e) 2500J 11. La gráfica nos indica como varía una fuerza horizon- tal aplicada a un bloque con la posición al desplazarse sobre una superficie horizontal lisa. Calcular el trabajo realizado para los 8m iniciales. 2 4 6 10 10 -10 x(m) F(N) a) 20 J b) 25 J c) 30 J d) 35 J e) 40 J 12. El peso total de un ascensor es de 20000 N y tiene un contrapeso de 15000 N. Halle la potencia necesaria para elevar el ascensor con una velocidad constante de 6m/s, en k W. a) 1 b) 5 c) 10 d) 30 e) 50 13. Se usó una cuerda para hacer descender verticalmen- te una distancia “d” con una aceleración constante “g/4” a un bloque de masa “M” . Encontrar el trabajo efectuado por la cuerda sobre el bloque. a) Mgd/4 b) -Mgd/4 c) -3Mgd/4 d) -4Mgd/3 e) -Mgd/3 14. Determine la mínima potencia que deberá tener un motor a comprar, a fin de que accionado un monta- carga de 80% de eficiencia, pueda levantar pesos de 2000N o más a velocidad de 10m/s. a) 5kw b) 50kw c) 10kw d) 20kw e) 25kw 15. Jaimito que lleva un ladrillo en sus manos (mladrillo=5kg) camina en un piso horizontal con una aceleración de 0,3m/s2 y en trayectoria rectilínea. De- terminar el trabajo realizado sobre el ladrillo para un desplazamiento de 20m. (El ladrillo se mantiene en todo momento a una mis- ma altura del piso) a) 30J b) 0J c) Falta la masa de Jaimito. d) Falta la velocidad inicial de Jaimito. e) 15J Central 6198-100 Física 5º año de secundaria55 Tarea domiciliaria 10 01. Un sujeto jala un bloque de “A” a “B” con una fuerza de 70 N, como se muestra, y lo desplaza 6 m. ¿Qué trabajo realizó el sujeto? (m = 10 kg). F A B a) 420 J b) 100 J c) 700 J d) 600 J e) 210 J 02. Un cuerpo se lanza como se muestra, halle el trabajo realizado por el peso, desde A hasta B. Masa = 12 kg. (g=10m/s2) 10m (B) (A) V0 a) 120 J b) - 120 J c) + 120 J d) - 1200 J e) - 600 J 03. Una fuerza “F” sube verticalmente un objeto de 5 kg con una aceleración de 6 m/s2. ¿Qué trabajo realizó dicha fuerza “F” luego de subir 3m? (g=10m/s2) F a) 480 J b) 360 J c) 300 J d) 240 J e) 180 J 04. Un cajón debe moverse 2 metros sobre una mesa, jalándolo con una fuerza de 10 N que forma un ángu- lo de 37° con la horizontal. Encuentre el trabajo que efectuará esta fuerza. a) 10 J b) 12 J c) 14 J d) 16 J e) 20 J 05. Un cuerpo de 2 kg de masa está inicialmente en repo- so en un plano horizontal sin fricción. Si se le aplica una fuerza horizontal de 10 N por un tiempo de 10 s, ¿cuál es el trabajo realizado por esta fuerza? a) 1250 J b) 200 J c) 2500 J d) 150 J e) 1500 J 06. Un cuerpo de 8 kg desciende 15 m a velocidad cons- tante, entonces el trabajo de la fuerza de rozamiento es: (g = 10 m/s2). 30º a) 300 J b) -300 J c) 600 J d) -600 J e) cero 07. Determine el trabajo que realiza la fuerza “F” al elevar al bloque de 5 kg hasta una altura de 2 m, con una aceleración de 4 m/s2 (g = 10 m/s2) F a a) 20 J b) 40 J c) 70 J d) 50 J e) 140 J 08. El trabajo realizado por la fuerza resultante al mover el bloque de “A” hasta “B” una distancia de 5 m es igual a 30 J. Indica el valor de F. F2N LisoA B a) 8 N b) 6 N c) 4 N d) 10 N e) 2 N 09. De la figura determine el trabajo realizado por la fuer- za resultante al mover el bloque desde A hasta B. dAB = 2 m 53º 100N 50N A B Liso a) 160 J b) 100 J c) 180 J d) 50 J e) 220 J 10. Determine la potencia desarrollada por la fuerza de 40 N, en un tiempo de 2 segundos sabiendo que ini- cialmente el bloque se encontraba en reposo, sabien- do que el bloque se desplaza de “A” hacia “B”. (g = 10 m/s2) 40N 2kg m=1/2 AB a) 100 W b) 200 W c) 400 W d) 600 W e) 1000 W Capítulo www.trilce.edu.pe56 11. Un hombre levanta una carga de 40 N hasta una al- tura de 3 m, empleando para ello 10 s. Encuentre la potencia que desarrolla el hombre (A velocidad constante a) 5 W b) 12 W c) 14 W d) 10 W e) 15 W 12. El bloque mostrado es de 4kg y es levantado por una fuerza de módulo“F”. La velocidad constante de 3m/s. ¿Qué potencia desarrolla “F”? (g=10m/s2) F V a) 100 W b) 120 W c) 140 W d) 160 W e) 180 W 13. Calcule la potencia que desarrolla la fuerza “F” para desplazar al bloque desde “A” hasta “B” en 10 s (AB=2 m; F=50 N) F B 37º A a) 800 W b) 80 W c) 10 W d) 8 W e) 4 W 14. Calcule la potencia entregada al motor de un ascen- sor cuando levanta la cabina con un peso total de 16kN a la velocidad constante de 3,6km/h, sabiendo que la eficiencia del motor de 80%. a) 20 kW b) 12 kW c) 18 kW d) 24 kW e) 16 kW 15. Un ascensor levanta 10 pasajeros, desplazándose 80m en 3 min a velocidad constante, cada pasajero tiene una masa de 80 kg y el ascensor de 1000 kg. Calcule la potencia de su motor en HP. (g= 10 m/s2) (1 HP = 746 W) a) 10,7 HP b) 11 HP c) 11,5 HP d) 12 HP e) 13 HP Central 6198-100 Física 5º año de secundaria57 11Capítulo www.trilce.edu.pe58 11 Energía I Problemas resueltos 01. Una piedra de 200 g alcanza una altura de 40,0 m cuando es lanzada verticalmente hacia arriba.¿Cómo qué energía cinética debió lanzarse la piedra? (Considera 9 = 10m/s2) V=0 V 40 NR EM0 = EMF EK = 0,2 # 10.40 = 80J Resolución 02. En la figura un anillo de masa "m" se desplaza libremente en la varilla doblada. ¿Cuánto vale el ángulo q, si "m" parte del reposo en el punto A y llega a B con la velocidad gR2 ? q q P R Am B A B q q R VNR RSenq RSenq V=0 V gR2= EMA = EMB 2 ( )mg RSen m gR 2 1 2 2=q 2 2gRSen gR2 1q = Sen 2 1q = q = 30° Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria59 03. Cuando un cuerpo de masa m se coloca sobre un resorte sin deformar, éste se comprime una longitud y0. ¿Desde qué altura se debe dejar caer el mismo cuerpo para que el resorte se comprima una longitud 3y0? (ver figura) m my0 h • y0 ky0 mg • 3y0 H V=0 V=0NR Equilibrio: mg = ky0 EM0 = EMF ( ) ( )mg F y k y3 2 1 30 0 2+ = ( )ky H y k y3 2 1 90 2 0 0+ = H +3y0 = 4,5y0 H = 1,5 y0 Resolución Capítulo www.trilce.edu.pe60 Práctica 11 01. Un cuerpo de 200g se desplaza horizontalmente con una rapidez de 72km/h. Determine su energía cinéti- ca en Joule. a) 400 b) 200 c) 20 d) 40 e) 40000 02. Un atleta de 60kg parte del reposo con una acelera- ción de 4m/s2. Determine su energía cinética luego de3s. a) 720J b) 460J c) 4320J d) 3320J e) 2460J 03. Una pelota de 1kg al ser lanzada en la posición mos- trada tiene una rapidez de 6m/s. Determine su ener- gía mecánica respecto al nivel del piso (g=10m/s2) 6m Tierra a) 78J b) 60J c) 18J d) 90J e) 79J 04. La energía potencial elástica almacenada en un resor- te de masa despreciable y constante de rigidez (k= 5000 N/m). cuando está comprimido en 20cm es: a) 50J b) 100J c) 250J d) 400J e) 500J 05. ¿En qué relación se encuentra respecto al piso, la energía potencial gravitatoria con la energía cinética, después de 2s. de un cuerpo que cae desde 50m, en forma vertical? (g= 10 m/s2) a) 8 b) 3 c) 0,5 d) 0,8 e) 1,5 06. Halle la velocidad del bloque cuando llega al piso, si el sistema se suelta desde la posición A. (g=10m/s2) A Liso piso 5m a) 1m/s b) 5m/s c) 6m/s d) 8m/s e) 10m/s 07. Un coche de montaña rusa resbala sin fricción por una rampa de modo que al pasar por "A" lo hace con una rapidez de 30m/s. ¿Qué velocidad poseerá cuan- do pasa por "B"? (g=10m/s2) A B100m 20m a) 10m/s b) 20m/s c) 30m/s d) 40m/s e) 50m/s 08. ¿Con qué rapidez deberá dispararse verticalmente desde el piso un cuerpo de 50kg para que su energía potencial gravitatoria máxima sea de 100 J respecto del piso? (g= 10 m/s2) a) 7,5 m/s b) 2 m/s c) 4,5 m/s d) 6 m/s e) 4 m/s 09. Un cuerpo de 5kg. se encuentra a 10m del suelo, en- tonces la altura respecto al piso donde se debe ubicar el nivel de referencia para que la energía potencial gravitatoria del cuerpo sea 150J, es: (g= 10m/s2) a) 3m b) 5m c) 7m d) 10m e) 0m 10. Calcule la energía potencial de un cuerpo que es lan- zado con una velocidad de 20m/s hacia arriba cuan- do ha transcurrido 1s, respecto del nivel que pasa por el punto de lanzamiento, sabiendo que su masa es de 1kg. (g= 10m/s2) a) 100J b) 150J c) 200J d) 300J e) 250J 11. En la figura, determine “h” si el bloque de 600kg tie- ne las velocidades indicadas en A y B. (g= 10m/s2). A B V=2m/s V=4m/s h h/2 a) 1,2 m b) 2,2 m c) 2 m d) 1,6 m e) 3,2 m Central 6198-100 Física 5º año de secundaria61 12. Un objeto pequeño de 2kg se lanza verticalmente hacia arriba con una rapidez de 60 m/s. Determine a que altura la energía cinética del cuerpo se ha reducido a la mitad de la que tenía inicialmente en el lanzamiento. (g= 10 m/s2) a) 108m b) 216m c) 316m d) 416m e) 90m 13. Un cuerpo, es dejado en libertad en "A". Sabiendo que no existe rozamiento, se pide averiguar, ¿con qué rapidez llega al punto "B"? (g= 10m/s2) F A B60m 37º a) 10m/s b) 20m/s c) 30m/s d) 40m/s e) 50m/s 14. Una esfera de masa 2kg se suelta en "A". Determine el módulo de la tensión en el cable de 2m de lon- gitud cuando la esfera pasa por su punto más bajo (g= 10m/s2). A V0= 0 a) 20N b) 50N c) 60N d) 30N e) 100N 15. Si el cuerpo se abandona en "A". Calcule la reacción en el punto"B" m= 4kg. (g= 10m/s2) A BLiso R 8R a) 320 N b) 380 N c) 410 N d) 420 N e) 440 N Capítulo www.trilce.edu.pe62 Tarea domiciliaria 11 01. Calcule la energía cinética del cuerpo mostrado. V=10m/s m=400g a) 10 J b) 20 J c) 30 J d) 40 J e) 50 J 02. Calcule la energía potencial gravitatoria del bloque mostrado, respecto a un observador en el piso. (g = 10 m/s2). m=2kg h=5m a) 10 J b) 50 J c) 100 J d) 150 J e) 200 J 03. Determine la energía mecánica, respecto al piso. (g = 10 m/s2) h=50m m=2kg V=3m/s a) 1009 J b) 100 J c) 9 J d) 109 J e) 200 J 04. Determine la energía mecánica respecto al observa- dor (g = 10 m/s2; m = 2 kg). 5m V=3m/s a) 609 J b) 600 J c) 200 J d) 109 J e) 400 J 05. En cierto instante el módulo de la velocidad de un proyectil fue de 200 m/s, siendo su masa de 50 gra- mos ¿Qué energía cinética poseía? a) 800 J b) 900 J c) 1000 J d) 1500 J e) 2000 J 06. Calcule la energía potencial gravitatoria, con respecto al piso de una piedra de 4 kg ubicada a una altura de 3 m. (g = 10 m/s2). a) 60 J b) 120 J c) 40 J d) 240 J e) 180 J 07. Encuentre la energía cinética de un coche de 20 kg, cuando alcance una velocidad de 72 km/h. a) 1 KJ b) 2 KJ c) 3 KJ d) 4 KJ e) 8 KJ 08. Determine la energía mecánica de un avión de: 2#103kg que vuela a razón de 40m/s a una altura de 200m. (g = 10 m/s2) a) 1600 KJ b) 2400 KJ c) 5600 KJ d) 8000 KJ e) 4000 KJ 09. Calcule la energía mecánica del avión de juguete de 4kg respecto del suelo. (g = 10 m/s2) 2m N.R. 10m/s a) 179 J b) 240 J c) 320 J d) 280 J e) 218 J 10. Una esfera de masa "m" resbala sin fricción desde el punto "A". ¿Cuál es la rapidez del cuerpo al pasar por B? A B R3R V=0 a) gR2 b) gR2 c) gR3 d) gR5 e) N.A. Central 6198-100 Física 5º año de secundaria63 11. Si el bloque de 2kg es impulsado en "A" con rapidez inicial de 10m/s, halle la rapidez final con la que pa- sará por "B". (g = 10 m/s2) A B 50m 10m m=0 a) 30 m/s b) 24 m/s c) 32 m/s d) 20 m/s e) 18 m/s 12. En la figura un anillo de masa "m" se desplaza libre- mente en la varilla doblada. ¿Cuánto vale “q”, si "m" parte del reposo en el punto A y llega a B con una rapidez de gR2 ? A B R R q q a) 30° b) 37° c) 45° d) 53° e) 60° 13. Calcular el módulo de la velocidad en "A" para que la esfera llegue con las justas a “B”. (g= 10 m/s2) B Liso h=20m VA=? A a) 5 m/s b) 10 m/s c) 20 m/s d) 30 m/s e) 15 m/s 14. Se muestra el movimiento de una pequeña esfera cuya rapidez cambia VA=4m/s; VB=30m/s; VC=20m/s. Sa- biendo que no hay rozamiento, determine la diferencia de alturas entre A y C. (g = 10 m/s2). A C m=0 B L.R. a) 19,2 m b) 13,2 m c) 18 m d) 20 m e) 3,2 m 15. Se muestra el movimiento de una pequeña esfera cuya rapidez cambia VA = 2m/s; VB = 10m/s. Sa- biendo que no hay rozamiento, determine la diferen- cia de alturas entre A y B. (g = 10 m/s2) m=0 L.R. A B C a) 4,8 m b) 5,2 m c) 1,8 m d) 8,3 m e) 3,2 m Capítulo www.trilce.edu.pe64 12 12 Energía II Problemas resueltos 01. Un bloque de 10 kg parte del reposo y desciende por la pendiente mostrada en la figura. Si la velocidad con que llega al bloque a la parte más baja es 8,0 m/s, halla el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. (g=9,8 m/s2) q V0=0m/s h=10m f V0 10 NR V=8 EMF - EM0 = Wf 10 64 10 9,8 10 W 2 1 f# # # =# - & Wf = - 660J = - 6,6 # 102J Resolución 02. Un objeto se suelta desde la posición A y se desliza por una rampa sin rozamiento hasta ingresar en B a una pista horizontal y detenerse en C. Determine el coeficiente cinético de rozamiento sobre la pista horizontal. A B C L/3 L L/3 L N=mg mg f V=0 V=0 EMF - EM0 = Wf 0 mg L f L 3 # =- - # mg mg 3 = ∝# 3 1& ∝ = Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria65 03. Una bola de masa “m” se suelta en la posición “A”. Halle la distancia “d” que recorre la bola antes de detenerse en la posición “C”. Si el cociente de rozamiento cinético entre B y C es 0,25 y si la tubería es completamente lisa. A B C 1m d f mg 1m d V=0 V=0 N=mg NR EMF - EM0 = Wf 0 1mg f d=- - # mg mg d 4 1= # d = 4m Resolución Capítulo www.trilce.edu.pe66 Práctica 12 01. Un trineo de 20kg de masa se desliza colina abajo empezando a una altura de 20m. El trineo parte del reposo y tiene una rapidez de 15m/s al llegar al final de la pendiente. Calcule el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. (g=10m/s2) a) –1000J b) –1250J c) -1500J d) –1750J e) 2000J 02. Una bala penetra en un bloque de madera en la for- ma mostrada en la figura. La bala ingresa con una ra- pidez de 15m/s y pesa 80N. Calcule la distancia que penetra en la madera, sabiendo que la fuerza de la resistencia de la madera es constante e igual a 40N. (g=10m/s2) 30º a) 22,5m b) 2,25m c) 11,25m d) 11,5m e) 1,12m 03. Calcule el trabajo resultante realizado sobre un blo- que entre dos puntos, si se sabe que al pasar por ellos registra 20m/s y 30m/s respectivamente. El bloque posee una masa de 4kg. a) 10J b) 100 J c) 10 KJ d) 5 KJ e) 1 KJ 04. En la figura mostrada las superficies cilíndricas son lisas y tiene R=5m. Si la superficie horizontal tiene mK=0,25y 2m de longitud. ¿Cuántas veces será reco- rrido por “m” que es soltado desde “A”? (g=10m/s2) A d R R R R a) 1 b) 8 c) 10 d) 15 e) 12 05. Una fuerza horizontal que viene dada por F=(30x+50)Newton, donde “x” está en metros, ac- túa sobre un cuerpo de 2kg durante un recorrido de 2m, no hay fricción. ¿Qué rapidez tiene el cuerpo al final del recorrido, si partió del reposo? a) 10 m/s b) 2 10 m/s c) 3 10 m/s d) 4 10 m/s e) 5 10 06. Una fuerza resultante F actúa sobre una partícula en movimiento rectilíneo en la dirección de su velocidad, variando como en el diagrama. ¿Cuál será la energía cinética de la partícula al llegar a la posición x=6m, si en x=0m posee una energía cinética de 12J? x(m) F(N) 10 2 6 10 5 a) 37J b) 47J c) 57J d) 67J e) 44,5J 07. Un bloque parte de “A” sin velocidad inicial y se des- liza por el camino mostrado en la figura. Hasta qué altura sube el bloque si solamente hay rozamiento en la parte plana. El coeficiente de rozamiento cinético es 0,4. R = 1m. (g=10m/s2) A 2m mR R a) 0,1 m b) 0,2 m c) 0,3 m d) 0,4 m e) 0,5 m 08. Un resorte sin deformar esta unido al techo, al sujetar un bloque de su parte inferior, cuando se suelta el máximo estiramiento del resorte es de 8cm. Halle la deformación del resorte cuando el bloque cuelga de él en equilibrio. a) 2 cm b) 4 cm c) 6 cm d) 8 cm e) 1 cm Central 6198-100 Física 5º año de secundaria67 09. Una billa de acero cae desde una altura de 10m res- pecto del piso. Un resorte que mide 10cm y de cons- tante elástica K=100N/cm detiene la billa a 4cm del piso. ¿Qué energía cinética tenía inicialmente la billa de masa 100g, no pierde energía cuando choca con el resorte? (g=10m/s2) 10cm 10m V a) 6,40J b) 6,04J c) 8,40J d) 8,04J e) 12,44J 10. Se lanza una esfera de masa “m” con velocidad V0. Si al final llega a una altura “h” con V1=0, calcule el tra- bajo hecho por la fricción m=2kg; h=10m; H=12m. (g=10m/s2) V0=3m/s V1=0H h a) 49J b) 50J c) 12J d) -49J e) -50J 11. Un bloque de 4kg se eleva verticalmente desde el re- poso hasta alcanzar la rapidez de 5m/s y una altura de 10m. ¿Qué trabajo mecánico se ha efectuado sobre el bloque para elevarlo? (g=10m/s2) a) 450J b) 950J c) 784J d) 894J e) 800J 12. ¿Qué trabajo en Joule se transforma en calor, debido a la acción de los frenos al lograr que la rapidez de un camión de masa 1000 Kg. pase de 4m/s a 3m/s? a) 7000 b) 5000 c) 3500 d) 2500 e) 1000 13. En la figura el cuerpo se suelta en el punto “J” y sube hasta detenerse en el punto “D”. Si sólo existe ro- zamiento en el tramo CD, cuyo mk=0,75. Calcule el ángulo “a” (g=10m/s2) 37º B a A R C R/4 D J a) 30° b) 37° c) 45° d) 53° e) 16° 14. Un bloque de 20kg ingresa con una rapidez de 50m/s a una superficie horizontal rugosa y se detiene luego de recorrer “d” metros. Halle el trabajo efectuado por la fuerza de rozamiento sobre el bloque. a) -25 . 107 J b) -250 J c) -25 KJ d) 2,5 .107 J e) 250 J 15. En el gráfico, no hay fricción en la superficie horizon- tal, pero sí en el plano inclinado (mK=0,5). ¿Qué altu- ra “h” alcanzaría el bloque de masa 20kg? (g=10m/s2) 37º hV=10m/s a) 1m b) 2m c) 3m d) 4m e) 5m Capítulo www.trilce.edu.pe68 Tarea domiciliaria 12 01. Determine la cantidad de trabajo realizado por la fuerza "F" sobre el cuerpo en ir desde A a B, si el cuer- po tiene una masa de 2kg. F FLiso 4m/s 5m/s d a) 9 J b) 16 J c) 25 J d) 32 J e) 45 J 02. Se abandona un bloque de 4kg en la posición A y pasa por B con rapidez de 15 m/s. Determine la can- tidad de trabajo realizado por la fuerza de rozamiento desde A hasta B. (g = 10 m/s2). A B 20m a) -350 J b) -100 J c) -240 J d) -200 J e) -360 J 03. Se abandona un niño de 20kg en la posición A de un tobogán y pasa por B con rapidez de 6 m/s. Determi- ne la cantidad de trabajo realizado por la fuerza de rozamiento desde A hasta B. (g = 10 m/s2). A B 4m a) -440 J b) -450 J c) -340 J d) -200 J e) -360 J 04. El bloque de 4kg cambia su rapidez desde 5m/s hasta 20m/s en el tramo AB. Determine la cantidad de tra- bajo realizado por la fuerza de rozamiento desde A hasta B. (g = 10 m/s2). A B 20m a) -50 J b) -100 J c) -40 J d) -20 J e) -36 J 05. El bloque se suelta en la posición “A”. Hallar la dis- tancia que se desplazará sobre la superficie horizontal rugosa (mK=0,4) si su velocidad cuando llega a la po- sición “B” es nula. (g = 10 m/s2). m=0,4 B Liso A d 5m a) 10 m b) 12,5 m c) 13,6 m d) 14,8 m e) 15 m 06. La esfera de 2kg de masa se abandona en A. Deter- mine la cantidad de trabajo realizado por la fuerza de gravedad sobre la esfera desde A hasta B. No existe rozamiento. (g = 10 m/s2) 37º R=5m A B 7m a) 200J b) 100J c) 300J d) 500J e) 400J 07. Un bloque de masa 1kg se desliza sobre la pista cir- cular de radio 1m. Si su rapidez en la parte inferior es de 2m/s, determine la cantidad de trabajo realizado por la fuerza de rozamiento en el trayecto de A hasta B. (g = 10 m/s2). B OA R=1 m V=0 V=2m/s a) -12 J b) -15 J c) -8 J d) -10 J e) -20 J 08. Una bola de 200g cae a partir del reposo a través del aire. Si su rapidez es de 15m/s después de caer una altura de 20m, determine la cantidad de trabajo efec- tuado por la fuerza de resistencia del aire hasta ese instante. (g = 9,8 m/s2). a) -21,5 J b) -16,7 J c) -15,8 J d) -18 J e) -10 J Central 6198-100 Física 5º año de secundaria69 09. Un proyectil de 100g ingresa horizontalmente a una pared con 100m/s y sale con 80m/s. La pared tiene un grosor de 50cm. Determine el módulo de la fuerza media de resistencia de la pared supuestamente cons- tante al desplazamiento del proyectil. a) 500 N b) 425 N c) 380 N d) 400 N e) 360 N 10. El bloque de masa 1kg se abandona en la posición A y se desplaza hasta B donde su rapidez es de 3m/s. Determine la cantidad de trabajo de la fuerza de ro- zamiento sobre el bloque en el tramo de A hasta B. (g = 10 m/s2). A B1,2m 0,4m N.R. a) -5,5 J b) -1,5 J c) -2,5 J d) -3,5 J e) -4,5 J 11. Si el bloque parte del reposo en la posición A y solo hay rozamiento en la parte plana cuyo coeficiente de rozamiento cinético es 0,4; determine hasta que altu- ra “h” logra subir el bloque. (g= 10 m/s2) B 1m 2m h A a) 0,8 m b) 0,5 m c) 0,6 m d) 0,2 m e) 0,4 m 12. Un cuerpo de 5kg de masa desciende partiendo del reposo y desde lo más alto, a lo largo de un plano inclinado de 30m de largo que forma un ángulo de 30º con la horizontal. Si al llegar al final del plano tiene una rapidez de 15m/s, determine la cantidad de trabajo realizado por el rozamiento. (g = 10 m/s2) a) -130,4 J b) -201,4 J c) -187,5 J d) -179,5 J e) -161,5 J 13. La esfera de 4kg cambia su rapidez desde 5m/s has- ta 20m/s en el tramo AB. Determine la cantidad de trabajo realizado por la fuerza de rozamiento desde A hasta B. (g = 10 m/s2) A B 30m a) -450 J b) -100 J c) -400 J d) -200 J e) -360 J 14. Un cuerpo de 2kg se deja caer libremente desde una altura de 5m, determine la cantidad de trabajo efectuado por la fuerza de gravedad sobre el cuerpo cuando ha recorrido la mitad de su altura. (g=10m/s2) a) -50 J b) 45 J c) 360 J d) 50 J e) 100 J 15. Un automóvil de masa 1000kg mantiene un M.R.U.V., observándose que su rapidez se triplica mientras re- corre 100m empleando para ello 5 segundos. Deter- mine la variación de la cantidad de energía cinética (en kJ). a) 200 b) 400 c) 500 d) 600 e) 800 Capítulo www.trilce.edu.pe70 13 y 14 01. La máxima energía cinética de un móvil que realiza un MAS es 400 J y la fuerza recuperadora máxima que actúa sobre él es de 50 N, si el período es de 2 s. Halle la ecuación del movimiento en unidades S.I. el móvil parte del reposo de una posición extrema. a) x = 1,6 sen (2pt) b) x = 16 cos (t) c) x = 16 sen (t) d) x=16 sen (pt) e) x=16 cos (pt) 02. Un bloque de 20 gramos efectúa un movimiento ar- mónico simple de 12 cm de amplitud y 24 s de perío- do. ¿Qué energía cinética tendrá 3 s después de partir del reposo de una posición extrema? a) 59,2 . 10–7 J b) 49,3 . 10–7 c) 38,1. 10–7 d) 24,5 . 10–7 e) 17,9 . 10–7 03. Un oscilador efectúa un MAS de tal manera que al encontrarse a 12 cm de la posición de equilibrio, su aceleración vale 6 cm/s2 y cuando se encuentra a 4cm de uno de sus extremos es 8 cm/s2. Halle la am- plitud del MAS. a) 5 cm b) 10 c) 15 d) 20 e) 25 04. Al resorte mostrado se le suspende un bloque de peso desconocido y se observa que se estira hasta alcanzar una longitud de 30 cm; si luego se le da una amplitud de 20 cm y se le deja oscilar libremente. Indique con qué periodo lo hace. (p2=9,8) a) 0,1 s 26cm b) 0,2 c) 0,3 d) 0,4 e) 0,5 05. En la figura se representa un sistema en equilibrio en donde el resorte se encuentra estirado una longitud “L”, debido a los pesos de los bloques “A” y “B”; si se corta la cuerda que une a los bloques se observa que el bloque “A” adquiere un MAS y se pide hallar el pe- riodo de dicho movimiento. Se sabe que: MB=3MA y g=aceleración de la gravedad. A B a) g L4≠ b) g L2≠ c) g L3≠ d) g L5≠ e) g L≠ 06. Un bloque de 200 gramos oscila sobre una superfi- cie horizontal lisa con un MAS, cuando pasa por su posición de equilibrio impacta sobre el bloque verti- calmente, un trozo de barro de 200 gramos y queda adherido sobre el bloque. Halle el nuevo período, si el período inicial fue de 3 segundos. a) 1,41 s b) 2,82 c) 4,24 d) 2,00 e) 3,72 07. Un cuerpo cuelga de un extremo de un resorte y rea- liza un MAS con un periodo de 4s. Al aumentar la masa en 1,8 kg el nuevo periodo es 5 s. ¿Qué masa inicial colgaba del resorte? a) 1 kg b) 1,2 c) 1,6 d) 3,2 e) 3,6 08. En un MAS para un punto de su trayectoria se cum- ple que la velocidad de la partícula es la mitad de su velocidad máxima. Hallar la relación entre la elonga- ción y la amplitud. a) 1/2 b) 2 c) 1/3 d) 2 3 e) 1/4 09. Se observa que el tiempo que tarda un oscilador ar- mónico en pasar de su posición de equilibrio a la de desplazamiento máximo es 2 s. ¿Cuál es el periodo? a) 4 s b) 8 c) 10 d) 16 e) 20 10. Un resorte de 26 cm de longitud y masa despreciable se cuelga de un techo y cuando se acopla un bloque alcanza una longitud de 30 cm. Si luego se le estira 20 cm y se le deja oscilar, hallar su periodo. a) 0,1 s b) 0,2 c) 0,4 d) 0,8 e) 1 13 14 Movimiento armónico simple I y IIy Central 6198-100 Física 5º año de secundaria71 11. Determinar la longitud del hilo de un péndulo simple de tal manera que si ésta aumentase en 3m su perio- do se duplicaría. a) 1 m b) 2 c) 3 d) 6 e) 7,5 12. En la figura se muestra un pistón con MAS. Hallar la frecuencia de oscilación del pistón. Sabiendo que la máxima amplitud para que el bloque no se separe del pistón es 1 m. (p2=g) a) 0,2 Hz M b) 0,4 c) 0,5 d) 0,8 e) 1 13. Una masa de 10 Kg puede vibrar armónicamente unida a un resorte de rigidez K=40 N/m. Desde el punto de equilibrio la masa se retira 10 cm y se suel- ta. ¿Qué elongación tendrá luego de 6 ≠ s? a) 1 cm b) 2 c) 4 d) 5 e) 6 14. De un muelle está colgado un platillo de balanza con pesas, el periodo de las oscilaciones verticales es igual a 0,6 s. Después de poner más pesas el periodo de las oscilaciones verticales es 0,8 s. ¿Qué alargamiento producieron en el muelle las pesas añadidas? a) 3 cm b) 5 c) 6 d) 7 e) 8 15. Un cuerpo de 5 g efectúa un movimiento cuya ley es 2x=5 sen (pt+ 3 ≠ ) en metros. Calcular la máxima aceleración del cuerpo. a) p2 m/s b) 2 p2 c) 2,5 p2 d) 4 p2 e) 5 p2 Tarea domiciliaria 01. ¿Cuánto tiempo transcurrirá desde el comienzo del movimiento vibratorio armónico hasta que el punto vibrante tenga una elongación igual a la mitad de la amplitud siendo el periodo de las vibraciones 24 s y el movimiento se inicia desde la posición de equilibrio? a) 18 s b) 12 c) 6 d) 4 e) 2 02. Partiendo inicialmente desde una posición extrema una partícula realiza un MAS con un periodo de 36s. Al cabo de qué tiempo su elongación equivale a los cuatro quintos de su amplitud. a) 2,3 s b) 2,8 c) 3,1 d) 3,7 e) 4,9 03. Una partícula de masa 10 g realiza un MAS. Si para t=0, la partícula se encuentra en el origen con una rapidez de 5 m/s. Se retorna al origen en el instante t=1s, encontrar la amplitud. a) 5 m b) 5 p–1 m c) 10 m d) 10 p–1 m e) 20 m 04. Un móvil se mueve sobre el eje x con la siguiente ley: x=34 sen ( t 2 4 π π+ )... cm. Determinar la velocidad cuando pasa por el punto x= 16cm. a) 5 p cm/s b) 10 p c) 15 p d) 18 p e) 20 p 05. Una tabla realiza oscilaciones armónicas en dirección horizontal con un periodo de 2s. ¿Cuál debe ser la am- plitud de las oscilaciones de la tabla para que un cuer- po que yace en ella comience a oscilar siendo m=0,2? a) 10 cm b) 20 c) 25 d) 40 e) 50 06. La posición de una partícula con MAS viene dada por la ecuación: x=4 sen (5t). Halle el periodo del movimiento. a) 5 s b) p s c) p/5 s d) 2p/5 s e) 5p/2 s 07. En el problema anterior halle la ecuación para la ve- locidad de la partícula en función del tiempo. a) 4 sen (5t+ 2 ≠ ) b) 2 sen (5t+ 2 ≠ ) c) 40 sen (5t+ 2 ≠ ) d) 20 sen (5t+ 2 ≠ ) e) 10 sen (5t+ 2 ≠ ) 08. Un bloque es suspendido de un resorte ideal logran- do estirarlo 16 cm. ¿Con qué frecuencia oscilará el bloque si a partir de su posición de equilibrio es im- pulsado para efectuar un MAS vertical? (g=p2 m/s2) a) 0,25 Hz b) 0,5 Hz c) 0,75 Hz d) 1 Hz e) 1,25 Hz Capítulo www.trilce.edu.pe72 09. Una masa de 10 kg puede vibrar armónicamente uni- da a un resorte cuya constante de rigidez es 40 N/m. Desde el punto de equilibrio. La masa se retira 10 cm y se suelta. ¿Qué elongación tendrá al cabo de p/6 s? a) 1 cm b) 2 cm c) 3 cm d) 4 cm e) 5 cm 10. ¿Cuánto tiempo transcurrirá desde el instante en que una partícula es impulsada desde su posición de equilibrio hasta que la partícula tenga una elongación igual a la mitad de su amplitud si su periodo es 24 s? a) 12 s b) 6 s c) 3 s d) 2 s e) 1 s 11. Se observa que el tiempo que tarda un oscilador ar- mónico en pasar de su posición de equilibrio a la de desplazamiento máximo con relación a ésta es 2 se- gundos. ¿Cuál es su periodo? a) 12 s b) 4 s c) 8 s d) 10 s e) 16 s 12. Un oscilador efectúa un MAS de tal manera que por cada segundo efectúa una oscilación simple; determi- ne la máxima velocidad que adquiere el oscilador si se sabe que la amplitud de su movimiento es 10 cm. a) 10 cm/s b) 11,4 cm/s c) 21,4 cm/s d) 31,4 cm/s e) 41,4 cm/s 13. El resorte mostrado se ha deformado 10 cm para sos- tener en equilibrio a los bloques “A” y “B” de 3 Kg y 2 Kg de masa respectivamente. Si se corta el hilo que sostiene el bloque “B”, indique cuál es la amplitud del MAS que adquiere el bloque “A”. (g= 10m/s2) a) 10 cm A B b) 5 cm c) 6 cm d) 4 cm e) 2 cm 14. El sistema mostrado se encuentra inicialmente en re- poso, si el bloque es desplazado 20 cm hacia la dere- cha y se deja en libertad adquiere entonces un MAS con una frecuencia de 0,5 Hz. Halle la energía poten- cial elástica del sistema a los 2/3 segundos de iniciado el movimiento K=105 N/m. a) 100 J LisoK b) 500 J c) 600 J d) 400 J e) 200 J 15. Dentro de un ascensor se encuentra un péndulo sim- ple, sujeto del techo y oscilando aproximadamente con un MAS. Halle en qué relación se encuentran los periodos de oscilación del péndulo cuando sube el ascensor acelerando a 4,9 m/s2 y cuando baja acele- rando a 4,9 m/s2. (g= 9,8m/s2) a) 3 b) 3 /2 c) 3 /3 d) 3 /4 e) 3 /5 13 y 14 Central 6198-100 Física 5º año de secundaria73 15 Ondas mecánicas Problemas resueltos 01. Identifique la alternativa que no se relaciona con la naturaleza y características de las ondas: a) Las ondas transversales se propagan en sólidos donde surgen esfuerzos de corte durante su deformación. b) Las ondas longitudinales son oscilaciones de las partículas del medio a lo largo de la dirección de su propagación. c) Ondas de una misma frecuencia pueden tener diferentes longitudes de onda en diferentes medios. d) La propagación de oscilaciones en el espacio es un proceso físico llamada onda. e) Las ondas sonoras no se reflejan en la fronterao límite de dos medios distintos. Explicación: Las ondas cuando pasan de un medio a otro, una parte se refleja y una parte se refracta. Rpta: e Resolución 02. Una cuerda uniforme de 0,3 kg de masa y 6 m de longitud se mantiene tensa mediante un bloque de 2 kg de masa (ver figura). Hallar la velocidad de un pulso de onda en esta cuerda. (Considere g = 10 m/s2) 5m 1m 2 kg V T=20N 20N V T ∝= , L m 6 0 3∝ = = m = 0,05 , /V m s 0 05 20 20& = = Resolución Capítulo www.trilce.edu.pe74 15 03. Una onda transversal se describe como y (x , t) = (0,15 m) Cos(0,157x - 50,3t), donde x e y están en metros y t en segundos. Encuentre la rapidez de propagación de la onda. , ( , , )y Cos x t0 15 0 157 50 3 y k wo = - S SS De la ecuación: , ,k 0 157 2 0 157& λ π= = ,0 157 2λ π= , ,w T 50 3 2 50 3& ≠= = , T 50 3 2≠= , ,V T 50 3 2 0 157 2 & λ π π = = V = 320 m/s Resolución Práctica 01. Determinar la longitud de onda de una onda si la dis- tancia entre las crestas primera y cuarta es 24 cm. a) 4 cm b) 5 cm c) 10 cm d) 8 cm e) 6 cm 02. En una cuerda tensa se producen ondas con una lon- gitud de onda de 5 cm. Si la onda recorre 100 cm en 5 s. Su frecuencia en hertz es: a) 1 b) 4 c) 2 d) 3 e) 5 03. Se pudo determinar que había 2,5 m de separación entre un valle y una cresta adyacente de las olas su- perficiales de un lago. Un observador contó 33 cres- tas en 35 s. ¿Cuál es la velocidad de dichas crestas superficiales? (en m/s) a) 7 11 b) 7 22 c) 7 33 d) 7 44 e) 7 55 04. Al dejar caer una piedra en el centro de un estanque circular de 10 m de radio, se producen en la superfi- cie del agua unas ondas que tardan 20 s en llegar a la orilla del estanque. Calcule la rapidez de propagación de las ondas y el periodo, sabiendo que la longitud de las mismas es de 25 cm. a) 5 m/s; 5s b) 0,5 m/s; 0,5 s c) 2,5 m/s; 2,5 s d) 0,25 m/s; 2,5 s e) 0,5 m/s; 2,5 s 05. En una cuerda tensa se producen ondas con una lon- gitud de onda de 5 cm, si la onda recorre 100 cm en 5 segundos; su frecuencia en ciclos por segundo (Hz) es: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 06. Un bote se balancea sobre un lago tranquilo, inicial- mente en reposo. Las ondas superficiales producidas por el bote en el lago tienen una longitud de 5 m y tardan 20 s en llegar a la orilla, distante 50 m. ¿Cuál es el periodo de oscilación? a) 1 s b) 2 s c) 4 s d) 3 s e) 1,5 s 07. La ecuación de una onda transversal es: , y Sen t x4 2 0 02 60 ≠= -c m Donde x e y están en centímetros y t en segundos. Determine la longitud de onda, frecuencia, velocidad y dirección de propagación de la onda. a) 120 cm; 50 s; 4 Hz/s izquierda b) 60 cm; 50 s; 3 Hz derecha c) 60 cm; 50 s; 3 Hz izquierda d) 60 cm; 5 Hz; 30 m/s derecha e) 30 cm; 50 s; 30 Hz izquierda 08. Una onda, cuya longitud es 0,3 m viaja por un alam- bre de 300 m, cuya masa total es 30 kg el alambre se encuentra bajo una tensión de 40 N. ¿Cuál es la rapidez y frecuencia de esta onda? a) 40 m/s; 30 Hz b) 40 m/s; 20 Hz c) 20 m/s; 66,66 Hz d) 20 m/s; 60 Hz e) 10 m/s; 30 Hz Central 6198-100 Física 5º año de secundaria75 09. Se mantiene tensa una cuerda flexible, de 30 m lon- gitud y 10 kg de masa, entre dos postes, con una tensión de 2700 N. Si se golpea transversalmente la cuerda en uno de sus extremos, hallar el tiempo en segundos que tardará la onda transversal producida en alcanzar el otro extremo. a) 1 b) 2 1 c) 3 1 d) 4 1 e) 6 1 10. En un alambre sometido a una tensión de 6 N viajan ondas transversales con una rapidez de 20 m/s. ¿Qué tensión (en N) se requiere para una rapidez de onda de 30 m/s en la misma cuerda? a) 9 b) 12 c) 13,5 d) 16 e) 24 11. Una cuerda uniforme tiene una masa de 0,3 kg y una longitud de 6 m (ver la figura). Calcule la rapidez de un pulso de esta cuerda. (g = 10m/s2) m=0,5 kg ,≈ 0 a) 20 m/s b) 16 m/s c) 12 m/s d) 10 m/s e) 8 m/s 12. Un cable de acero de 30 m de longitud y masa 1,25 kg y otro de cobre de 25 m y masa 1,5 kg se conectan uno tras otro y soportan una tensión de 150 N. Halle el tiempo que demora un pulso de onda en recorrer los dos cables. a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 13. Un pulso transversal demora 0,2 s en recorrer un cable de 0,8 kg, el cual soporta una tensión de 220 N. Halle la longitud del cable. a) 7 m b) 8 m c) 9 m d) 10 m e) 11 m 14. ¿Cuántas personas deben gritar a razón de 60 db cada una, para producir en total un nivel de intensi- dad sonoro de 80 db? a) 2 b) 3 c) 20 d) 100 e) 1000 15. Un violín produce un nivel de intensidad de 40 db. ¿Qué nivel de intensidad producen 10 violines? a) 50 db b) 400 db c) 40 db d) 100 db e) 75 db Tarea domiciliaria 01. Determinar la longitud de onda de una onda, si la distancia entre las crestas primera y quinta es 24 cm. a) 4 cm b) 5 cm c) 8 cm d) 10 cm e) 6 cm 02. En una cuerda tensa se producen ondas con una lon- gitud de onda de 5 cm. Si la onda se propaga con una velocidad de 20 cm/s, hallar su frecuencia en Hertz. a) 1 b) 4 c) 2 d) 3 e) 5 03. En una cuerda tensa se producen ondas con una lon- gitud de onda de 5 cm, si la onda recorre 100 cm en 5 s. Su frecuencia es: a) 1 Hz b) 2 Hz c) 3 Hz d) 4 Hz e) 5 Hz 04. Un bote se encuentra sujeto por el ancla y es alcan- zado por ondas cuyas crestas están separadas 30 m y cuya rapidez es 7,5 m/s. El tiempo que tarda en estar en la siguiente cresta es: a) 2 s b) 4 s c) 6 s d) 8 s e) 10 s 05. 6 crestas sucesivas de una onda pasan por un mismo punto en la cuerda en la que se propagan, en un in- tervalo de 2 s. ¿Cuánto tiempo tarda un punto de la cuerda en realizar una oscilación transversal completa? a) 0,3 s b) 0,2 s c) 0,4 s d) 0,5 s e) 0,6 s 06. Un nadador está descansando, tomando sol, sobre una balsa, el estima que la distancia entre 2 crestas de las olas es 3 m y observa también que 15 crestas pasan por la balsa en 20 s. ¿Cuál es la velocidad de propagación de las olas? a) 0,3 m/s b) 0,7 m/s c) 1,4 m/s d) 2,0 m/s e) 2,1 m/s 07. Una cuerda uniforme tiene una masa de 0,3 kg y una longitud de 6 m. La cuerda se mantiene en tensión sosteniendo un bloque de 20 N de peso. Determinar el tiempo que tarda un pulso en viajar desde la polea hasta la pared. ,≈ 0 a) 0,25 s b) 0,30 s c) 0,75 s d) 1,25 s e) 1,50 s Capítulo www.trilce.edu.pe76 15 08. Observando las olas superficiales de un lago se nota que entre la cresta y el valle adyacente hay una dis- tancia de 2 m. En 50 s pasan 26 crestas por la posi- ción ocupada por una boya anclada en el lago. Cal- cular la rapidez de la onda. a) 1 m/s b) 2 m/s c) 10 m/s d) 20 m/s e) 30 m/s 09. Una persona se ubica en el muelle y observa que la cresta de una ola pasa cada 1,5 s. Si la distancia entre crestas es de 4 m. ¿A qué distancia de la orilla del mar se forman las olas si tardan 18 s en llegar? a) 12 m b) 18 m c) 24 m d) 36 m e) 48 m 10. Una cuerda flexible de 100 m de longitud tiene una masa de 4 kg, si la tensión en la cuerda es de 64 N, ¿cuál es la velocidad de las ondas transversales en la cuerda? a) 10 m/s b) 20 m/s c) 25 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s 11. Calcular el peso de la carga a la cual está sometida la cuerda de 2 m de longitud y 0,5 kg de masa, si la ve- locidad de un pulso transversal, en ella, es de 50 m/s. ,≈ 0 a) 225 N b) 300 N c) 425 N d) 600 N e) 625 N 12. Una cuerda de 30 m de longitud y 10 kg de masa, se mantienen tensa por acción de una cuerda de 4800 N, halle qué tiempo tarda un pulso de onda en ir de un extremo a otro. a) 0,2 s b) 0,25 s c) 0,4 s d) 0,5 s e) 0,8 s 13. Sobre una cuerda las ondas se propagan a 20 m/s cuando la tensión es de 6N. Halle la tensión que de- ben experimentar para que las ondas viajen a 30 m/s. a) 10 N b) 13,5 N c) 16 N d) 9,5 N e) 27 N 14. Un pulso emplea 1 s para recorrer una cuerda de 0,2 kg de masa cuando está sometida a una tensión de 10 N. ¿Cuál es la longitud de la cuerda? a) 20 m b) 25 m c) 40 m d) 50 m e) 100 m Central 6198-100 Física 5º año de secundaria77 01. Si los coeficientes de rozamiento estático y cinético de las superficies son 0,9 y 0,6.Al aplicarle una fuerza de 80N al bloque de 100N, como se indica en la figura. ¿Qué fuerza de rozamiento actúa y qué valor tiene? 10kgF=80N a) Estática 80N b) Cinética 50N c) Estática 90N d) Estática 100N e) Cinética 60N 02. Una caja de madera que pesa 100N sube resbalando a velocidad constante debido a la fuerza "F" paralela ala rampa de acero cuya inclinación con respecto al piso es de 37º, el coeficiente de rozamiento cinético entre la rampa y el cajón es de 0,2. Calcule la fuerza F. (g= 10m/s2) a) 72N b) 74N c) 76N d) 78N e) 80N 03. ¿Qué potencia se necesita para llevar al bloque hasta una altura de 10m es 5s?. (g = 10m/s2) 2kg F a) 40w b) 10w c) 5w d) 15w e) 50w 04. Se deja caer un cuerpo de 4kg de masa desde una altura h=50m. Calcular la energía cinética del cuerpo después de recorrer los 3/4 de h. (g= 10m/s2) 3h/4 h/4 a) 1280J b) 1340J c) 1500J d) 2000J e) 2320J 05. La persona mostrada en la figura necesita aplicar una fuerza de 80N. Para desplazar al bloque que con una velocidad constante de 72km/h. Hallar la potencia que desarrolla la persona. V a) 0,8kw b) 1,6kw c) 3,2kw d) 4kw e) 8kw 06. Una masa es trasladada sobre un plano horizontal mediante una fuerza constante de F=50N desde el origen de coordenadas hasta el punto B(4,3). En- cuentre el trabajo realizado por esta fuerza, en Joule. 16º F B Y(m) X(m)0 a) 120 b) 175 c) 225 d) 150 e) 200 07. Un hombre carga sobre sus hombros un saco de are- na de 50kg el cual debe levantar hasta una altura de 6m. Si el saco presenta un orificio donde la arena sale uniformemente de modo que al llegar a su destino no queda ningún grano en el saco. ¿Qué trabajo realizó el hombre durante el recorrido? (g = 10m/s2) a) 1500J b) 800J c) 900J d) 1200J e) 1400J 08. Calcular la energía potencial almacenada en un tan- que con 1500l de agua, situado a 10m de altura. (g = 10m/s2) a) 50KJ b) 250KJ c) 400KJ d) 150KJ e) 200KJ 09. ¿A qué temperatura terminará 200g de plomo que está a 20ºC, si se le entrega 500 calorías de calor? Ce(plomo) = 0,25cal/gºC a) 10ºC b) 20ºC c) 30ºC d) 50ºC e) 60ºC 16 Repaso Capítulo www.trilce.edu.pe78 10. Una esfera de 100N de peso, se suelta en el punto "A", despreciando el rozamiento, determinar la reac- ción de la superficie sobre la esfera en el punto "B". A B R RR a) 100N b) 200N c) 300N d) 400N e) 500N 11. Un bloque de 2kg situado a una altura de 1m se des- liza por una rampa curva y lisa desde el reposo. Lue- go resbala 5m sobre una superficie horizontal rugosa antes de detenerse. Calcular la fuerza de fricción que detiene al bloque. (g=10m/s2) a) 3N b) 4N c) 6N d) 5N e) 10N 12. La figura muestra un proyectil que se mueve horizon- tal con una velocidad "V" y una energía cinética igual a 600J. El proyectil atraviesa un bloque de madera de espesor d=10cm, de tal modo que la velocidad del proyectil cuando sale es "0,9V". Calcular la fuerza de oposición promedio que ejerce la madera al paso del proyectil. a) 200N b) 400N c) 1140N d) 800N e) 1000N 13. Un martillo de masa 2Kg golpea un clavo introdu- ciéndolo 50mm en una pared. Hallar la fuerza media de oposición ejercida por la pared. Suponga que lue- go del golpe, el martillo rebota con V=1m/s y que la masa del clavo es despreciable. a) 120N b) 150N c) 250N d) 400N e) 700N 16 Central 6198-100 Física 5º año de secundaria79 Tarea domiciliaria 01. Hallar la energía cinética de un cuerpo de 4kg que viaja con una rapidez de 3m/s. a) 14J b) 15J c) 16J d) 17J e) 18J 02. Un carro de 2kg posee una energía cinética de 400J. Hallar la rapidez del carro. a) 6m/s b) 8m/s c) 10m/s d) 20m/s e) 40m/s 03. Una esfera de 3kg se ubica a una altura de 5m del piso. Calcular el valor de su energía potencial gravita- toria respecto al piso. (g = 10m/s2) a) 100J b) 150J c) 200J d) 250J e) 50J 04. Calcular la energía mecánica que posee un ave de 5kg con respecto al piso, si vuela horizontalmente a una altura de 4m con una rapidez de 10m/s. (g = 10m/s2) a) 425J b) 450J c) 400J d) 650J e) 625J 05. Un carro tiene una energía cinética de 5J. ¿Qué ener- gía cinética tendrá cuando su rapidez se duplique? a) 2,5J b) 5J c) 20J d) 40J e) 160J 06. Un objeto de 200g se suelta de una altura de 300m. ¿Qué energía potencial gravitatoria con respecto a la superficie de impacto tendrá luego de 4s? a) 55J b) 110J c) 220J d) 250J e) 440J 07. Calcular la energía potencial gravitatoria de la esfera con respecto a la superficie en el punto B, al pasar por el punto "B" si la rapidez en dicho punto es 20m/s. (g = 10m/s2) B Liso 30m h V=8m/s 2kg a) 18J b) 48J c) 264J d) 82J e) 322J 08. Un estanque lleno de agua tiene una profundidad de 5m. Determinar la presión hidrostática a 2m del fon- do del estanque. ( 100H O2 ρ = kg/m3; g=10m/s2) a) 10KPa b) 20KPa c) 30KPa d) 40KPa e) 50KPa 09. Calcular la rapidez de la esferita en el punto (B). Si se soltó en (A). (g = 10m/s2) 53º Liso 12m (A) (B) O R=10m a) 20m/s b) 15m/s c) 25m/ s d) 10m/s e) 5m/s 10. Un cuerpo es dejado en libertad en "A". Sabiendo que no exista rozamiento, se pide averiguar. ¿Con qué velocidad llega al punto "B"? (g = 10m/s2) A 45m 37º B a) 10m/s b) 15m/s c) 20m/s d) 25m/s e) 30m/s En los problemas del 11 al 13, determinar el valor de "V" si "F" siempre acompaña al bloque mostrado. (m = 4Kg ; g = 10m/s2) 11. 2m Liso 4m/s V=? m F=20N F a) 4m/s b) 5m/s c) 6m/s d) 7m/s e) 8m/s 12. 4m Liso 10m/sV=? m F=30N F a) 5m/s b) 10 m/s c) 10m/s d) 2 10 m/s e) 20m/s 13. 50m 30m/s V=? m F=20N a) 10m/s b) 20m/s c) 30m/s d) 40m/s e) 50m/s Capítulo www.trilce.edu.pe80 Problemas resueltos 01. Un buzo se sumerge en un lago hasta una profundidad tal que la presión absoluta que puede soportar es 3 veces la presión atmosférica. La profundidad a la cual puede sumergirse es: (Datos: Pat = 1,0 # 10 5 N/ms2; aguaρ =1,0 # 10 3 kg/m3 y g = 10m/s2) H Agua PABS = PATM + PH 3PATM = PATM + 10 3 # 10# H 2 # 105 = 104 # H H = 20 m Resolución 02. Un objeto esférico sumergido completamente en agua se sostiene mediante un hilo, como se muestra en la figura. La magnitud de la tensión que el hilo ejerce sobre la esfera vale un tercio del peso de ésta. ¿Cuál de las siguientes alternativas es la correcta?. (Datos: ρa = densidad del agua, ρb = densidad de la esfera). Agua Agua T=mg/3 mg E mg E mg 3 + = E mg 3 2 = g V V g2 3a e #ρ ρ# = 2 3 e aρ ρ= Resolución 17 18 Hidrostáticay 17 y 18 Central 6198-100 Física 5º año de secundaria81 01. El bloque de 2 Kg se encuentra sobre una pendiente como se indica. ¿Qué presión ejerce sobre el plano inclinado? (g = 10 m/s2) 53º 30cm 20cm a) 100 Pa b) 200 Pa c) 300 Pa d) 400 Pa e) 500 Pa 02. Determine la fuerza total que experimenta el fondo de una piscina rectangular cuyos lados miden 4m y 3m, contiene agua hasta una altura de 2m. (g=10m/s2; PATM=10 5Pa) a) 1000KN b) 1440KN c) 1500KN d) 1600KN e) 1800KN 03. Calcule la longitud de un tubo capilar con agua para que la presión del fondo sea la misma que ejerce una mujer de 58 kg que usa tacos de 5cm2 de área cada uno. a) 29m b) 116m c) 58m d) 174m e) 232m 04. ¿En qué relación está la presión hidrostática entre los puntos A y B? A B0,8m 0,4m 37º a) 5 3 b) 5 6 c) 5 8 d) 5 9 e) 5 7 05. Se tiene un tubo en U como se muestra en la figura, el cual contiene agua, se vierte 5cm3 de un líquido desconocido en uno de los extremos del tubo, el cual hace que el nivel del agua suba 2 cm. ¿Cuál es la densidad del líquido? A=1cm2 a) 0,8 g/cm3 b) 0,9 g/cm3 c) 0,95 g/cm3 d) 0,85 g/cm3 e) 0,75 g/cm3 06. Los émbolos de una prensa hidráulica tienen áreas A1=0,005m 2 y A2=0,5m 2. Si en el émbolo mayor se coloca una roca de 100kg. Determine el módulo de la fuerza, perpendicular al otro émbolo que se debe ejercer para mantener el equilibrio. (g= 10 m/s2) A1 A2 a) 1N b) 5N c) 7N d) 10N e) 20N 07. ¿Cuál sería el módulo de la fuerza adicional que de- bería aplicar el muchacho para que el auto de 600kg de masa situado sobre el émbolode 60kg se manten- ga en equilibrio? (g= 10 m/s2) A2=50m 2 A1=0,5m 2 a) 22 N b) 33 N c) 44 N d) 55 N e) 66 N 08. Un oso polar de masa 550kg flota sobre un trozo de hielo. Conforme el hielo se derrita. ¿Cuál será el vo- lumen mínimo a fin de que el oso no se moje sus garras? Datos: Densidad del agua salada= 1,03 gr/cm3 Densidad de hielo = 0,92 gr/cm3 a) 45m3 b) 35m3 c) 25m3 d) 15m3 e) 5m3 09. En el recipiente en forma de U se tiene 2 líquidos no miscibles agua y un líquido desconocido como se indica. ¿Qué densidad tiene el líquido desconocido? 20cm 5cm Agua Líquido x a) 100 kg/m3 b) 150 kg/m3 c) 250kg/m3 d) 300 kg/m3 e) 600 kg/m3 Problemas resueltosPráctica Capítulo www.trilce.edu.pe82 10. Dos líquidos no miscibles están en equilibrio, hallar la relación entre las presiones hidrostáticas en los pun- tos A y B. x 3x 2x A B a) 0,5 b) 1,8 c) 0,9 d) 1 e) 2 11. La figura muestra un sistema fijo en equilibrio. Hallar F que se debe aplicar si el émbolo es de 1m2. Patm = 10 5Pa; g = 10 m/s2. (Barra ingrávida). 9cm 1cm F 20cm H2O a) 100 N b) 200 N c) 300 N d) 400 N e) 500 N 12. Un tronco de pino flota con el 20% de su volumen fuera del agua. Halle la densidad del tronco en kg/m3. a) 100 b) 200 c) 400 d) 800 e) 500 13. Un bloque de madera tiene un volumen de 150cm3, si para mantenerlo totalmente sumergido en agua hace falta ejercer sobre él una fuerza de 0,588N hacia abajo. Calcule la densidad del bloque: (g= 10 m/s2) a) 0,5 g/cm3 b) 0,6 g/cm3 c) 0,7 g/cm3 d) 0,8 g/cm3 e) 0,9 g/cm3 14. Una persona sostiene un bloque cuya densidad es de 3,2 g/cm3 y se encuentra sumergido en cierto líquido. Determine la densidad del líquido, para que la perso- na de 60 Kg esté a punto de deslizar. (m = 40kg) (g= 10 m/s2) a) 0,6 g/cm3 b) 0,7 g/cm3 c) 0,75 g/cm3 d) 0,8 g/cm3 e) 0,9 g/cm3 15. Un bloque cúbico de 10 cm de arista y densidad 500kg/m3 flota en un recipiente que contiene agua y aceite en la forma que muestra la figura. Si la den- sidad del aceite es 800kg/m3. ¿Qué espesor tiene la capa de aceite? 4cm h Aceite Agua a) 1 cm b) 3 cm c) 4 cm d) 5 cm e) Cualquier valor ya que el aceite no ejerce empuje 17 y 18 Central 6198-100 Física 5º año de secundaria83 Del gráfico mostrado, responder las preguntas 1 y 2. (ρ1=1000kg/m 3; ρ2=1200kg/m 3; g=10m/s2) 1 2 1m 3m 4m 2m A B C D 01. Determine la presión hidrostática en el punto "A". a) 2 KPa b) 4 KPa c) 6 KPa d) 92 KPa e) 10 KPa 02. Determine la presión hidrostática en el punto "C". a) 56 KPa b) 72 KPa c) 88 KPa d) 92 KPa e) 100 KPa 03. Si, para el siguiente gráfico, la diferencia de presiones entre los puntos "A" y "B" es de 240 Pa. Determine el valor de "x". (g = 10m/s2) (ρ1=200Kg/m 3; ρ2=400Kg/m 3) 1 2 4cm 2cm A B x a) 1 cm b) 2 cm c) 3 cm d) 4 cm e) 5 cm 04. Determine la presión hidrostática en un punto situa- do a 5 m del fondo de un estanque de 12 m de pro- fundidad que se encuentra completamente lleno de agua. (ρ=1g/cm3; g=10m/s2) a) 30 KPa b) 50 KPa c) 60 KPa d) 70 KPa e) 100 KPa 05. El tubo en "U" se encuentra en equilibrio. Determine el valor de "x" sabiendo que la densidad del líquido "1" es el doble de la del líquido "2". a) 5 cm 1 2 x 20cm b) 10 cm c) 15 cm d) 30 cm e) 45 cm 06. Determine el valor de la densidad del líquido "3" para el tubo que se muestra el cual está en equilibrio. (ρ1=2g/cm 3; ρ2=3g/cm 3) 1 2 3 8cm 5cm 4cm a) 0,8kg/m3 b) 8kg/m3 c) 80kg/m3 d) 800kg/m3 e) 8000kg/m3 07. Si las áreas de los pistones "1" y "2" se encuentran en la relación de 1 a 6. Determine el valor "F". (m = 12kg; g =10m/s2) 1 2 F m a) 10 N b) 20 N c) 40 N d) 80 N e) 320 N 08. En el dispositivo mostrado, el bloque de 80kg se en- cuentra en equilibrio; apoyado en un pistón cuya área es de 2m2. Si la fuerza F = 200N es aplicada perpendicularmente a un pistón de 0,4m2 de superfi- cie. Determine la densidad "ρ" del líquido encerrado (g = 10m/s2). 5cm F ρ a) 100kg/m3 b) 200kg/m3 c) 500kg/m3 d) 800kg/m3 e) 400kg/m3 Tarea domiciliaria Capítulo www.trilce.edu.pe84 09. Determine el valor de la fuerza "F" aplicada en el pis- tón móvil de 0,2m2 de superficie para que el sistema se encuentra en equilibrio. (g = 10m/s2). (ρ1=800kg/m 3; ρ2=400kg/m 3) 5cm 6cmF 2 1 a) 64 N b) 92 N c) 128 N d) 256 N e) 400 N 10. La presión hidrostática en un punto en el interior de agua es 400KPa. ¿Cuántos metros se debe descender tal que la presión hidrostática se cuadruplique?. Densidad del agua = 1000kg/m3. a) 120m b) 6m c) 0,6m d) 50m e) 65m 11. Un cuerpo cuya densidad es 0,7 g/cm3 flota en agua. Si el volumen del cuerpo es 400 cm3, determine el volumen libre (ρagua = 1 g/cm 3) a) 98 cm2 b) 100 cm2 c) 120 cm3 d) 180 cm3 e) 200 cm3 12. Determine la densidad del cuerpo que se encuentra en equilibrio con el 20% de su volumen sumergido en el líquido “1” ρ1 = 2000 kg/m 3 ρ2 = 5000 kg/m 3 1 2 a) 2200 kg/m3 b) 3300 kg/m3 c) 4000 kg/m3 d) 4400 kg/m3 e) 3500 kg/m3 13. Una esfera de peso 30 KN flota en agua sumergida el 75% de su volumen. ¿Cuál es el volumen de la esfera en m3? Densidad del agua = 1000kg/m3 (g = 10m/s2) a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 14. Una esfera de volumen 0,002 m3 se encuentra flotan- do en agua sumergido el 25 % de su volumen total. Calcule el peso de la esfera. Densidad del agua = 1000 kg/m3. (g = 10m/s2) a) 5 N b) 50 N c) 500 N d) 0,5 N e) 5 kN 15. Un bloque pesa en el aire 80 N y sumergido en agua pesa 75N. ¿Cuál es el empuje que ejerce el agua so- bre el bloque?. Densidad del agua = 1000 kg/m3 a) 155 N b) 50 N c) 10 N d) 15 N e) 5 N 17 y 18 Central 6198-100 Física 5º año de secundaria85 19 Fuerza eléctrica Problemas resueltos 01. Dos partículas con cargas eléctricas q1 y q2 se atraen con un fuerza de magnitud F12. Si la carga q2 se aumenta al triple y también se triplica la distancia entre ellas, determine la nueva fuerza electrostática en función de F12. • F k d q q 12 2 1 2= • ( ) F k d q q 3 3 12 1 2 1 2$= 9 3 F d kq q 3 12 1 2 1 2$= F d kq q 312 1 2 1 2$= F F 312 1 12= Resolución 02. La figura muestra cuatro cargas eléctricas ubicadas en los vértices de un cubo y experimentan entre ellas fuerzas eléctricas de igual magnitud. Si la carga eléctrica en D es +Q, determine la carga total del sistema. A B C D F F F F F F QA QB QC Q a a + + - a 2 • F k a Q Q 2 C 2= ... (1) • F k a Q Q 2 A C 2= ... (2) • F k a Q Q 2 A 2= ... (3) • F k a Q Q 2 B 2= ... (4) (1) = (2) & QA = Q (2) = (3) & QC = Q (3) = (4) QB = QA = Q & QT = QA + QB + QC + QD = - Q + Q + Q + Q = 2Q Resolución Capítulo www.trilce.edu.pe86 19 03. Dos esferitas de masa m y carga eléctrica "q" están suspendidas de un punto común, como se muestra en la figura. Determine la carga eléctrica de cada esfera. (k = constante electrostática). L L 2q q q L q q T F mg LSenq • F L Sen kq 2 2 2 q = • q T F mg mg F Tanq= q LSen k mg Tan$q q= Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria87 Práctica 01. Calcule el número de electrones que se le debe quitar a un cuerpo para cargarlo eléctricamente hasta +10C. a) 0,625.1019 b) 6,25.1019 c) 0,65.10 d) 625.1019 e) 3125.1019 02. Si un cuerpo mediante un proceso de frotación que- da cargado positivamente se dice que: a) Gana protones b) Gana neutrones c) Pierde protones d) Gana electrones e) Pierde electrones 03. Si la fuerza electrostática que experimentan las dos cargas eléctricas mostradas en la figura cuando están separados una distancia "d" es "F", calcule la fuerza cuando están separados una distancia "2d" d Q+-q a) 2F b) F 2 c) F2 d) F 4 e) 4F 04. Dos esferas pequeñas del mismo peso y de igual car- ga eléctrica q=6mc se encuentran en equilibrio como se muestra, calcule la masa de cada esfera en gramos y la tensión en la cuerda en Newton. (g=10m/s2) 90cm -q +q a) 40 y 0,5 b) 40 y 0,8 c) 80 y 0,4 d) 80 y 0,6 e) 60 y 0,8 05. Dos cargas positivas, cuyos módulos son Q1=4mc y Q2 = 2mc, estánsituadas en el aire y separadas una distancia de 30 cm, calcule la fuerza entre estas cargas. a) 0,6 N b) 0,7 N c) 0,8 N d) 0,9 N e) 1 N 06. A lo largo de una recta se localizan tres cargas eléctrica, ¿cuál es la fuerza eléctrica neta sobre la carga de 3mC? 2m 4m 3mC 4mC -12mC + + - a) 18 mN b) 16 mN c) 15 mN d) 28 mN e) 14 mN 07. Tres cargas eléctricas se colocan como se indica en la figura, determine la fuerza eléctrica total sobre la carga de 2mC. 30cm 1mC 10cm 2mC3mC a) ,0 8 10 b) ,0 7 10 c) 10 d) ,0 6 10 e) 0,6 08. A que distancia de la carga eléctrica "-q" se debe colocar una carga eléctrica "Q" de tal forma que no experimente fuerza alguna, es decir se encuentre en equilibrio. -q 0,4 9q a) 0,1m b) 0,2m c) 0,3m d) 0,4m e) 0,5m 09. Calcule la lectura del dinamómetro, la fuerza gravita- toria que actúa sobre la polea es 20N. q=10Q=10-3C (peso de las cargas eléctricas despreciable) 3m -q +Q Aislante a) 180 N b) 200 N c) 210 N d) 220 N e) 250 N 10. Calcule la carga eléctrica "q" conociéndose que las es- feritas están separadas en 12cm, ambas pesan 0,4N y están suspendidos mediante hilos aislantes de 10cm de longitud. + +q q a) 0,2 C3 ∝ b) 0,4mC c) C3 ∝ d) 0,6 C3 ∝ e) 0, C4 3 ∝ Capítulo www.trilce.edu.pe88 19 11. Dos esferitas conductoras A y B, del mismo radio, es- tán cargadas de la siguiente manera: A : tiene un exceso de 106 electrones. B : tiene un déficit de 2x106 electrones. Si éstas esferas se ponen en contacto. ¿Cuántos elec- trones pasan de una a la otra, hasta que se logra el equilibrio electrostático. a) 106 electrones de A hacia B. b) 106 electrones de B hacia A. c) 2x106 electrones de A hacia B. d) 2x106 electrones de B hacia A. e) 1,5x106 electrones de A hacia B. 12. Dos cargas puntuales están separadas 30cm en el va- cío y se repelen con una fuerza de 20N. Calcule el valor de las cargas eléctricas, si se sabe que una de ellas es el doble de la otra. a) 10-5C y 2#10-5C b) 10-6C y 2#10-6C c) 10-7C y 2#10-7C d) 3.10-5C y 6#10-5C e) N.A. 13. Tres cargas puntuales de peso "w" cada una y carga eléctrica +q, se hallan en equilibrio en la forma mos- trada. Si los hilos son aislantes. ¿Cuál es la tensión en la cuerda (1)? d d (1) (2) (3) a) 3w + K (q/d)2 b) 3w - K (q/d)2 c) 3w d) 3w + 2 K (q/d)2 e) 3w - 2 K (q/d)2 14. En el instante mostrado, la partícula electrizada "A" ex- perimenta un incremento de peso de 3,6x10-3N, debido a la acción de la carga eléctrica "B" de 8x10-8C. ¿Cuál es el signo y magnitud de la carga eléctrica poseída por dicha partícula? A B 10cm Partícula a) Positiva, 8x10-8C b) Negativa, 8x10-8C c) Positiva, 8x10-8C d) Negativa, 8x10-8C e) Negativa, 5x10-8C 15. Tres cargas eléctricas puntuales: q1=10uC, q2=50uC y q3=75uC están unidas por cuerdas aislantes e inelásticas. ¿Cuál es la tensión en cada cuerda, si el sistema se halla en equilibrio? 1m 1m q1 q2 q3 a) 24,75 N y 40,5N b) 28,5N y 48,5N c) 15N y 30 N d) 10 N y 20 N e) 6,19 N y 35,43 N Central 6198-100 Física 5º año de secundaria89 N.A. Tarea domiciliaria 01. Determine el número de electrones en una carga de +32 × 10-19C. a) 10 b) 20 c) 200 d) 2 e) 2000 02. Indique las cargas correctas: Q1 = +64 × 10 -19C Q2 = -8 × 10 -19C Q3 = -5 × 10 -19C Q4 = +12×10 -19C a) Q1 y Q3 b) Q2 y Q4 c) Q1 y Q2 d) Q3 y Q4 e) Q2 y Q3 03. Si un cuerpo eléctricamente neutro gana 5×1020 electrones, determine el valor de su carga eléctrica. a) - 40 C b) - 60 C c) - 80 C d) 8 C e) 400 C 04. Una barra de vidrio frotada con un paño pierde 25×1020 electrones, determine el valor de la carga eléctrica adquirida. a) 100 C b) 200 C c) 400 C d) 800 C e) 406 C 05. Se dispone de tres cargas eléctricas "A", "B" y "C" al acercarlas se observa que "A" y "B" se repelen, que "B" y "C" se atraen; si "C" tiene un exceso de electro- nes, ¿de qué signo es la carga de "A"? a) Positivo. b) Negativo. c) Neutro. d) Falta saber los valores de las cargas. e) Falta información sobre la distancia. 06. Se tienen dos cargas eléctricas (A) y (B) que se repe- len entre sí con una fuerza "F". ¿Cuál será la nueva fuerza de interacción, si los valores de las cargas se duplican y también se duplica la distancia de separa- ción entre ellas? a) F b) F 2 c) 2F d) F 4 e) 4F 07. Dos cargas eléctricas interaccionan con 60N. Si una de las cargas se duplica, la otra se reduce a su tercera parte y la distancia se reduce a la mitad, ¿cuál es la nueva fuerza de interacción? a) 80 N b) 100 N c) 160 N d) 200 N e) 360 N 08. Se tienen dos cargas de 2mC y 3mC respectivamente y están separadas 3 cm. ¿Cuánto vale la fuerza de interacción electrostática? a) 60 N b) 600 N c) 6000 N d) 6 N e) 60000 N 09. Dos esferas conductoras idénticas, pequeñas, cuyas cargas son +35mC y -45mC se acercan hasta tocarse y luego se separan hasta que su distancia es 10cm. ¿Cuál es ahora la fuerza de interacción entre ellas? a) 70 N b) 90 N c) 50 N d) 57,5 N e) 22,5 N 10. Se tienen tres cargas puntuales, dispuestas como se muestra en la figura, calcule el módulo de la fuerza eléctrica resultante sobre la carga (C). qA = 9mC; qB = +2mC; qC = -6mC A B C +– – 3cm 6cm a) 15 N b) 30 N c) 45 N d) 60 N e) 75 N 11. Determine la fuerza eléctrica total sobre la carga q0=2mC, si: q1=50mC, q2=-40mC. q1 q2 q0 3cm 2cm a) 1440 N b) 1800 N c) 360 N d) 2160 N e) 1840 N 12. En el gráfico mostrado, calcule la fuerza resultante so- bre la carga "q3". (q1 = q2 = q3 = 10 -4C) q1 q3 q2 3m 2m a) 7,5 N b) 10 N c) 12,5 N d) 15 N e) 17,5 N 13. Calcule la relación x/y para que la carga "q" se man- tenga en equilibrio. x y ++ – q 4q 9q a) 2 1 b) 3 1 c) 3 2 d) 5 2 e) 9 4 14. Tres partículas con cargas idénticas están situadas en los vértices de un triángulo equilátero. Si la magnitud de la fuerza electrostática entre dos cargas es de N3 entonces la magnitud de la fuerza resultante sobre una de ellas es: a) 1 N b) 2 N c) N3 3 d) N3 e) 3 N Capítulo www.trilce.edu.pe90 20 20 Campo eléctrico Problemas resueltos 01. Un cuerpo de 2,0 kg de masa y 0,8 coulomb de carga es dejado en un campo eléctrico uniforme de 5N/C. El valor de la aceleración que adquiere el cuerpo es: + F q • F = E - q F = 5 # 0,8 F = 4N • a m F a 2 4R &= = a = 2m/s2 Resolución 02. Dos placas planas paralelas separadas por una distancia d = 6 cm, genera un campo eléctrico E , como es mos- trado en la figura. Si las cargas q1=- 2C y q2 = - 1C, tiene la misma masa. ¿Cuál es la distancia recorrida por las cargas cuando se cruzan, si ambas se sueltan del reposo? + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - q1 q2 E + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - q2 q1 - - - Fe 6m Del gráfico: • "q1" debido a la fuerza eléctrica llega a la otra placa & recorre 6m. • "q2" no se mueve debido a la fuerza eléctrica. Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria91 03. Dos cargas de + 0,02C y + 0,03C están separados por 10 cm. Calcule el campo eléctrico resultante en el punto medio de la recta que los unes. (1) (2) E2 E1 2#10-2C 3#10-2C 10cm 9 10 25 2 10 7,2 /E N C 10 101 9 4 2 10# # # # #= =- - 9 10 25 3 10,8 /E N C 10 10 102 9 4 2 10# # # # #= =- - 3,6 /E E E N C10T 2 1 10#= =- Resolución Práctica 01. Calcule el módulo de la intensidad de campo eléctri- co en el punto "A". Q = +8mC A2m Q + a) 9000N/C b) 1600N/C c) 2500N/C d) 18000N/C e) 36000N/C 02. Determinar el módulo de la intensidad de campo eléctrico en el punto "P". Si: Q = - 25C P - 3m Q a) 250 N/C b) 2500 N/C c) 75#109N/C d) 750#109N/C e) 25#109N/C 03. Si una carga eléctrica "Q" crea un campo eléctrico en "B" de 2000N/C. Calcule el valor de "Q". B E + 6m Q a) 6mC b) 8mC c) 4mC d) 10mC e) 9mC 04. Indicar la lectura del dinamómetro ideal, si la peque- ña esfera electrizada con 1mC y 2g de masa está en reposo. Considere el hilo y el resorte cuya deforma- ción es de 0,2cm son de materiales aislantes. (K=0,35N/cm ; g=10m/s2) Dinamómetro E=40N/C a) 2#10-2N b) 3#10-2N c) 5#10-2Nd) 7#10-2N e) 9#10-2N 05. Calcule a qué distancia de una carga eléctrica Q=+4mC, la intensidad del campo eléctrico posee un valor de 105N/C. a) 6 m b) 12 m c) 60 m d) 1,2 m e) 0,6 m 06. Una esfera pequeña de 1 g electrizada con 1mC es soltada en la posición indicada. Determine su rapidez luego de haber recorrido 2m. V=0 E=200N/C Liso y aislante a) 20 2 m/s b) 20 m/s c) 10 2 m/s d) 5 5 m/s e) 4 m/s 07. La intensidad de campo eléctrico creado por una car- ga eléctrica en un punto, tiene un valor de 80N/C. Calcule el nuevo valor del campo, si la carga se tripli- ca y la distancia al punto se duplica. a) 160 N/C b) 120 N/C c) 60 N/C d) 90 N/C e) 240 N/C Capítulo www.trilce.edu.pe92 20 08. Determine el módulo de la intensidad de campo eléc- trico en el punto P debido al sistema de partículas electrizadas. P 30cm 60cm q1=+40mC q2=+30mC a) 10 105# N/C b) 106N/C c) 10 106# N/C d) 3 10 105# N/C e) 2 105# N/C 09. Para el sistema de partículas electrizadas mostrado. Determine el módulo de la intensidad del campo eléc- trico resultante en el punto P. (q = 1,6#10-8C; L =1m) 45º L P +qq +2q a) 657 N/C b) 567 N/C c) 576 N/C d) 675 N/C e) 566 N/C 10. En el sistema mostrado, determinar el valor y signo de la carga ubicada en B para que la intensidad de campo resultante en C sea paralelo a la línea AB. La carga ubicada en A es qA = +64mC. A B 37º C 53º a) 27mC b) - 27mC c) 9mC d) - 9mC e) 18mC 11. Una esfera de 2kg electrizada con +2mC es aban- donada en una región donde existe un campo eléc- trico homogéneo vertical dirigido hacia arriba de E=104N/C. ¿Qué valor tiene la aceleración de la es- fera? (g=10m/s2) a) 0m/s2 b) 1m/s2 c) 1,5m/s2 d) 2m/s2 e) 4m/s2 12. Determine el peso de la esferita metálica cuya carga es q=-10mC, de tal modo que frente al campo eléctri- co uniforme de intensidad E=4#105N/C mantenga la posición mostrada en la figura. a=30º; b=60º E b a a) 4 N b) 5 N c) 6 N d) 7 N e) 8 N 13. Una esfera electrizada con +2mC y 4kg de masa es soltada en "A". Determine la rapidez que tendrá cuan- do pase por "B". (g=10m/s2) A B E=4 x107N/C Liso y aislante 3m 4m a) 2 m/s b) 5 m/s c) 10 m/s d) 15 m/s e) 4 m/s 14. Determine a qué distancia de la carga Q1 la intensi- dad de campo eléctrico es nulo. (Q1=9mC; Q2=16mC) Q1 Q2 7cm a) 1cm b) 2cm c) 3cm d) 4cm e) 5cm 15. Una carga eléctrica de 5mC y de masa 300gr se en- cuentra en equilibrio. Calcule la intensidad de campo eléctrico. (g=10m/s2) 53º E a) 2#105 N/C b) 3#105 N/C c) 4#105 N/C d) 6#105 N/C e) 8#105 N/C Central 6198-100 Física 5º año de secundaria93 16. Un cuerpo de masa 0,2kg. y de carga -3C es aban- dona en el interior de un campo eléctrico cuya inten- sidad es de 2N/C, calcule el módulo la aceleración. (g=10m/s2) E a) 10m/s2 b) 20m/s2 c) 30m/s2 d) 40m/s2 e) 50m/s2 17. En el interior de una cabina que baja con una acele- ración de 2m/s2 existe un campo eléctrico uniforme cuya intensidad es de 20N/C. Calcule la tensión en el cable. (q=5C, m=10Kg; g=10m/s2) a E a) 100N b) 150N c) 180N d) 200N e) 110N Tarea domiciliaria 01. Determine la intensidad de campo eléctrico en el punto “N”, si: Q = -8 × 10-8 C. 2m Q N a) 90 N/C6 b) 90 N/C4 c) 180 N/C4 d) 180 N/C6 e) N.A. 02. Determine la intensidad de campo eléctrico en el punto "M", si: Q1 = +25×10 -8 C y Q2 = +8×10 -8 C. Q1 Q2 3m 2m M a a) 450 N/C" b) 450 N/C! c) 270 N/C" d) 270 N/C! e) 90 N/C" 03. Determine el valor de la intensidad de campo eléctri- co en el punto “P”. qA=25mc y qB=-20mc. A B 2cm 3cm P a) 9 × 107 N/C b) 20 × 107 N/C c) 19 × 107 N/C d) 11 × 107 N/C e) 29 × 107 N/C 04. Calcule el módulo de la intensidad del campo resul- tante en “A”. Si: q1 = +2mc, q2 = -8mc. A 1m 2m 1 2 a) 20 KN/C b) 36 KN/C c) 40 KN/C d) 50 KN/C e) 26 KN/C 05. ¿A qué distancia de “Q1” el campo eléctrico es nulo? Q1 = 9mC; Q2 = 4mC. Q1 Q2 a) 1 m b) 2 m c) 3 m d) 4 m e) 5 m 06. Se tiene dos cargas eléctricas de magnitud q=25mc, pero de signo contrario, separadas una distancia d=3m. Calcule la intensidad de campo eléctrico en un punto que dista 3m de cada carga. a) 15 × 103 N/C b) 2 × 104 N/C c) 25 × 103 N/C d) 5 × 104 N/C e) 0 Capítulo www.trilce.edu.pe94 20 07. Indicar en qué dirección se mueve la carga q=+5C. (No considerar el efecto de gravedad) 1 2 5 4 q 3 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 08. Calcule el módulo de la intensidad de campo eléctri- co en el punto “B”. QA=+9×10 -8C y QC=-16×10 -8C. 37º B 5m QA QC a) 90 N/C b) 45 N/C c) 90 2 N/C d) 45 2 N/C e) 60 N/C 09. Dado el gráfico, ¿en qué punto la intensidad de cam- po eléctrico es mayor? A B C a) A b) B c) C d) A y B e) A y C 10. Una esfera de 32#10-6N y carga 16#10-8C se en- cuentra en equilibrio, dentro de un campo eléctrico uniforme "E" cuyo valor es: 45º E a) 100N/C b) 200N/C c) 300N/C d) 400N/C e) 500N/C 11. Si la carga eléctrica q=-3C está en equilibrio, calcule el módulo de la tensión en la cuerda, si: E=5N/C y m=4kg. (g=10m/s2) E q a) 15N b) 40N c) 55N d) 25N e) 30N 12. Si la carga eléctrica q=+5C está en equilibrio, deter- mine su masa, si: E=8N/C. (g=10m/s2) E q a) 1kg b) 2kg c) 3kg d) 4kg e) 5kg 13. Una esfera cargada eléctricamente de 30N de peso reposa en el seno de un campo eléctrico uniforme. Calcule la tensión "T". 37º E T + a) 30N b) 40N c) 50N d) 60N e) 100N 14. Sobre el bloque de 4kg aislante se encuentra in- crustado una partícula ingrávida con carga eléctrica q=10m. Calcular "a", si el bloque se encuentra en equilibrio. (E=3KN/C) E a + a) 30º b) 37º c) 45º d) 53º e) 60º 15. A un bloque de 2kg se le incrusta una pequeña esfera de masa despreciable electrizada con 6mC. Determi- ne la aceleración del bloque. (g=10m/s2) E =4000KN/C 2 1 k∝ = a) 5m/s2 b) 7m/s2 c) 3m/s2 d) 1,5m/s2 e) 14m/s2 Central 6198-100 Física 5º año de secundaria95 21 Potencial eléctrico Problemas resueltos 01. En la figura, la diferencia de potenciales eléctricos VM - VN es igual a 10 5V. Determinar el valor de la carga eléctrica Q. (Considere que: K = 9 # 109 Nm2/C2) 4,5 cm 3,0 cm N M +Q V d KQ = Del gráfico: 45 9 10V Q 10N 3 9 # # = - 30 9 10V Q 10M 3 9 # # = - & VM = VN = 10 5 10Q 90 10 9 10 3 9 5 # # =- Q = 10-6 C Resolución 02. En la figura, se muestra una semicircunferencia de radio igual a 2,0 m con tres cargas: q1 = 4,0 C, q2 = - 10,0 C y q3 = 6,0 C. ¿Cuál es el potencial eléctrico en el centro de la semicircunferencia? 53º 30º P q1 q2 q3 Capítulo www.trilce.edu.pe96 21 V d KQ = 9 10 18V V 2 4 101 9 9# #= =# 9 10 ( ) 45V V 2 10 102 9 9# # #= = - - 9 10 ( ) 27V V 2 6 103 9 9# # #= =++ VP = V1 + V2 + V3 VP = 0V Resolución 03. La figura muestra cuatro partículas que tienen cargas eléctricas positivas. Calcule el potencial eléctrico en el centro de la figura. (K = 9 # 109 Nm2/C2). L L q+ q+ q+ q+ L L q+ q+ q+ q+ L 2 2 4V L kq L kq 2 2 4 2 0 = # = Resolución Central 6198-100 Física 5º año de secundaria97 Práctica 01. Determinar a qué distancia de un punto “P”, se en- cuentra una carga eléctrica cuya magnitud es 5mC y que produce un potencial eléctrico de 15KV. a) 1m b) 2m c) 3m d) 4m e) 5m 02. Calcular la magnitud de la carga eléctrica que a 8m de un punto “P”, produce un potencial de 4,5 KV. a) 2mC b) 4mC c) 6mC d) 8mC e) 10mC 03. Dos partículas con cargas eléctricas puntuales Q1=40nC y Q2=-24nC están separadas 10cm. El punto “B” está a 8cm de Q1 y a 6cm de Q2. Calcular el poten- cial en “B”. a) 0,9 V b) 9 V c) 90 V d) 900 V e) 9000 V 04. Una esfera de radio 18cm es cargada con magnitud 0,5mC. Hallar el potencial eléctrico a 9cm del centro de la esfera. a) 5KV b) 10KV c) 15KV d) 20KV e) 25KV 05. Se tienen dos cargas eléctricas “Q” y “-3Q” separa- das una distancia de 1m. Hallar a qué distancia de “Q” en la línea que los une el potencial es nulo. a) 5 cm b) 10 cm c) 25 cm d) 20 cm e) 28 cm 06. Se tienen dos esferas conductoras electrizadas con +9mC y -6mC cuyos radios son “R” y “2R” respec- tivamente. Si las esferas seunen mediante un hilo conductor muy largo, determine la cantidad de elec- trones transferidos hasta que se alcanza el equilibrio eléctrico. a) 5#1011 b) 6#1011 c) 8#1013 d) 10#1011 e) 5#1013 07. Sobre un anillo de 7cm de radio se han ubicado 6 cargas eléctricas en la forma mostrada en la figura. Calcular el potencial electrostático total en el punto A, localizado en el eje del anillo a 24 cm de su cen- tro, sabiendo que la carga total sobre el anillo es de 5.10-8C. A q1 q2 q4 q5q6 q3 a) 1 200 V b) 1 400 V c) 1 600 V d) 10 800 V e) 2 000 V 08. Una partícula electrizada con +3mC se traslada lenta- mente desde “A” hasta “B” como se muestra. Deter- mine la cantidad de trabajo que desarrolla el campo sobre la partícula. (VA=200V) r +Q +q 2r 3r (A) (B) a) +300mJ b) +500mJ c) -500mJ d) +750mJ e) -750mJ 09. El hilo no conductor de 20cm que se muestra soporta una tensión de 10N. Si cortamos el hilo determine la máxima energía cinética que puede presentar la partícula (2). Desprecie todo rozamiento. (1) (2) +Q +q Superficie aislante Hilo no conductor a) 1 J b) 2 J c) 3 J d) 4 J e) 5 J 10. En la figura se muestra a dos partículas con carga q1=24#10 -9C y q2=-24#10 -9C, el potencial eléctri- co en el punto P, es: P q1 q2 8cm 4cm a) -3600V b) +1200V c) -2100V d) +6300V e) -1500V 11. Encontrar el trabajo que realiza un agente externo para trasladar, en equilibrio, una partícula de carga q=+4#10-8C desde el punto A hasta el punto B. (Q+= 2#10-3, K=9#109) A B 1cm 2cm Q+ q a) 36J b) 26J c) 30J d) 21J e) 13J Capítulo www.trilce.edu.pe98 12. Dos cargas de magnitud Q1=+6mC y Q2=-3mC es- tán distanciados 6m. Calcular el trabajo que debe efectuarse para traer una carga puntal q=+3mC des- de el infinito hasta el punto medio del segmento que une las cargas. a) 18 J b) 27 J c) 36 J d) 45 J e) 54 J 13. Si el potencial eléctrico en “A” es 30V, determine el potencial eléctrico “B”. A B 60º+Q +Q a) 15 V b) 30 V c) 60 V d) 45 V e) 75 V 14. Si la diferencia de potencial entre “A” y “B” (VAB) es 400V, determine la diferencia de potencial entre “C” y “A”. (VC - VA) A B C E 3a 2a a) 2 KV b) -1 KV c) 2 KV d) -2 KV e) -3 KV 15. Se muestra una esfera conductora que se encuentra electrizada positivamente. Si el módulo de la intensi- dad de campo eléctrico en “B” es 8 KN/C, determine el potencial eléctrico en “A”. (R=0,5m; r=R/2) A B O R ++ + ++ + + r a) 3 KV b) 5 KV c) 9 KV d) 6 KV e) 12 KV 16. Desde una posición muy alejada se lanza una partí- cula de 50g y electrizada con +4mC con 10m/s con la finalidad de acercarla a la partícula (1). Determine el máximo acercamiento entre las partículas. (Q = +5#10-6C) (1) Q +q a) 5 cm b) 5,4 cm c) 6,2 cm d) 6,8 cm e) 7,2 cm 17. En la figura se muestra algunas superficies equipo- tenciales de un campo electrostático y los valores de los potenciales. Determine el trabajo necesario para llevar una carga q=2mC, desde A hasta el punto B pasando previamente por P y Q, A B P Q 5000V 3000V 0V -1000V a) 11mJ b) 54mJ c) 60mJ d) 74mJ e) 12mJ 18. Una carga positiva q=4mC es transportada desde el punto A hasta el punto B en una región donde existe un campo eléctrico homogéneo. Si durante el trans- porte se realiza un trabajo de 0,8J y la energía cinéti- ca aumentó en 1,2J, calcular la diferencia de poten- cial entre A y B. A B E a) 100 KV b) 200 KV c) 300 KV d) 400 KV e) 500 KV 21 Central 6198-100 Física 5º año de secundaria99 Tarea domiciliaria 01. Cuatro cargas positivas cada una de 8#10-9C, están situados en los vértices de un cuadrado de 20cm de diagonal. ¿Cuál es el potencial eléctrico en el centro del cuadrado? a) 2880V b) 720V c) 1440V d) 2160V e) 1880V 02. En tres vértices consecutivos de un cuadrado de lado “L” se colocan cargas iguales a “Q”. ¿Cuál es el po- tencial eléctrico en el vértice que no tiene carga? K 4 1 0πε = a) ( ) L KQ 1 2+ b) L KQ3 c) ( ) L KQ 2 2+ d) L KQ 2 4 2+c m e) L KQ3 2 03. Se tiene dos cargas de -300mC y +500mC separadas 20cm en el aire. En la recta que las une ubicar un punto (con respecto a la carga mayor) en el cual el potencial eléctrico es nulo. a) 5cm b) 7,5cm c) 12,5cm d) 10cm e) 15cm 04. En el plano se ubican las cargas mostradas: q1 = -2q2 = 4q3 = 0,04mC. Determinar el potencial eléctrico en el punto “O”. x y O 4m q1 q2 q3 8m 10m a) 10V b) 8V c) 9V d) 12V e) 19V 05. Del problema anterior, determine el trabajo necesario para traer una carga q=8#10-10C desde un sitio muy lejano donde el campo eléctrico es despreciable y co- locarla en el punto “O”. a) 68#10-5J b) 72#10-10J c) 12#10-6J d) 12#10-8J e) -72#10-10J 06. Calcular el trabajo desarrollado por una fuerza exter- na al trasladar una carga q=0,2mC desde “B” hasta el punto “A” en un campo producido por Q=+10C; si en “B” el campo es despreciable, considerando que la carga parte del reposo y llega sin velocidad. A B Q q q 1,8m a) +104J b) 103J c) -105J d) -104J e) 105J 07. Del problema anterior, calcular el trabajo realizado por el campo producido por la carga “Q”. a) 100VC b) -10KVC c) 1000VC d) -1000VC e) 10KVC 08. ¿A qué distancia de la superficie de una esfera con- ductora cargada con Q=0,1mC el potencial eléctrico es 450V?. Sabiendo que en su superficie el potencial eléctrico es de 1800V. a) 2m b) 3m c) 1,5m d) 1m e) 0,5m 09. Se tiene una carga puntual Q=0,01mC Determinar la diferencia de potencial entre los puntos “A” y “B” y también entre los puntos “B” y “C”. A B C 5m 18mQ a) 13V y 20V b) 23V y 0V c) 12V y 5V d) 13V y 0V e) -13V y 0V 10. Se muestra un campo eléctrico y algunas líneas equi- potenciales. Halle el trabajo externo sobre una carga de 10-3C para moverla desde “A” hasta “B”. A B 20V 17V 10V a) 0,01J b) -0,01J c) 0,1J d) -0,1J e) 0,5J Capítulo www.trilce.edu.pe100 11. En el gráfico mostrado, el campo eléctrico uniforme tiene una intensidad de 100V/m. ¿Cuál es la diferen- cia de potencial entre A y B?. ( )AB cm50= A B 37º E a) 50V b) 40V c) 30V d) 25V e) 20V 12. Una carga puntual de +1mC se traslada de “A” a “B” por la acción de una fuerza externa constante de 200N. Calcular el trabajo realizado por esa fuerza en el tramo xy. En la región existe un campo uniforme de intensidad 100N/C. A Bx 1m F y a) 0 b) 100mJ c) -100J d) 200J e) Falta información 13. A 3m de una carga puntual el potencial eléctrico pro- ducido es 35 V. Halle el potencial existente a 7m de la carga puntual. a) 21V b) 105 c) 2 d) 11,7 e) 15 14. Halle el trabajo en Joule, realizado para agregar 2 electrones que se encuentren separados 1 mm a una distancia de separación de 0,4 mm. a) 2,3 . 10-21 a) 2,3 . 10-22 a) 2,3 . 10-23 a) 2,3 . 10-24 a) 2,3 . 10-25 15. El campo eléctrico en la superficie de una esfera con- ductora hueca es de 100 N/C. Halle el potencial eléc- trico en el centro de la esfera, si tiene un radio de 20m. a) 250V b) 500 c) 2000 d) 1500 e) 750 21 Lenguaje Central 6198-100 San Marcos101 Física 22 Corriente - resistencia Problemas resueltos 01. En la figura, la resistencia es R = 3W y la corriente, I = 2A. La diferencia de potencial entre los puntos A y B es: A B R R RI 3 3 3A A A BBB 1 A B 3 3 3 A B I = 2 & V = IR & VAB = 2 # 1 = 2V Resolución 02. En la figura se muestran tres conductores con la misma resistividad ρ, donde el área transversal del conductor B es dos veces mayor que la de los otros dos conductores. SI la longitud del conductor A es cuatro veces menor que la del conductor B y la longitud del conductor C, es tres veces mayor que el conductor A, ¿cuál es la resistencia equivalente del sistema? A B C L A A B C 2A L 4 L 4 3 RA RB RC & RE = RA + RB + RC R A L A L A L 4 2 4 3 E $ $ $ = + + ρ ρ ρ R A L A L 4 6 2 3 E = = ρ ρ Resolución 03. Si la corriente que circula por la resistencia de 2W, es I = 2A, hallar la potencia eléctrica total disipada en las resis- tencias del circuito mostrado en la figura. a b3W 6W 2W 2 63 I a b i = 2A i1 • 6 y2 en paralelo: 2 # 2 = i1 # 6 i A 3 2 1 = • I A2 3 2 3 8= + = 3 2 3 I A 3 8= I A3 8= RE = 4,5W P I R2& = 4,5P 3 8 2= #` j P = 32W Resolución Práctica 01. Una corriente de 5A pasa por un cable durante 4 mi- nutos. ¿Cuántos electrones cruzan la sección trans- versal del cable? a) 1,5#1021 b) 3,5#1021 c) 5,5#1021 d) 7,5#1021 e) 9,5#1021 02. Un alambre de cobre tiene una resistencia de 9 W y se le estira hasta que su longitud sea el quíntuplo de la inicial, manteniendo la masa constante. Hallar la corriente que circulará por esa última resistencia si se le aplica en los extremos una diferencia de potencial de 675 V. a) 1 A b) 2 A c) 3 A d) 4 A e) 5 A 03. Una diferencia de potencial de 30 V se aplica entre los puntos A y B como se muestra en la figura. Calcu- le la corriente en la resistencia de 6 ohmios. A B3W5W 6W 3W a) 1 A b) 2 A c) 3 A d) 4 A e) 5 A 04. Un alambre homogéneo de longitud "L" está someti- do a una diferencia de potencial de 18 V. Si se coloca las puntas del voltímetro en dos puntos distanciados 7 m el instrumento registra 4 V. ¿Cuál es la longitud del alambre? a) 30,5 m b) 31,5 m c) 32,5 m d) 33,5 m e) 34,5 m Capítulo www.trilce.edu.pe102 22 05. Determinar el número de resistencias de 660 W que serán necesarios ubicar en paralelo para que el con- junto consuma 5 A cuando se conecte a una línea de 220 V. a) 5 b) 10 c) 15 d) 20 e) 25 06. En el circuito mostrado, hallar el valor de "R", para que la resistencia equivalente entre los puntos A y B sea también igual a "R". A B R 2W 2W 4W a) 2 5 b) 5 c) 3 5 d) 4 5 e) 5 5 07. Determine la resistencia eléctrica del resistor que reemplaza al círculo mostrado. x y 2W 2W 3W 3W 12W a) 1 W b) 2 W c) 3 W d) 4 W e) 5 W 08. Una plancha eléctrica funciona a 120 voltios y consu- me una potencia de 0,3 KW. ¿Cuál es su resistencia eléctrica y la potencia que consume cuando es so- metida a una diferencia de potencial de 100 voltios? a) 50; 100W b) 50; 129W c) 12; 129W d) 50; 120W e) 48; 208,3W 09. A través de un conductor circula una carga de 90 C durante un minuto; hallar la intensidad de corriente eléctrica. a) 1 A b) 1,5 A c) 2 A d) 2,5 A e) 4 A 10. La intensidad de corriente eléctrica en un conductor es 0,2 A. Calcular la cantidad de carga eléctrica que se desplazará en cinco minutos. a) 10 C b) 60 C c) 12 C d) 30 C e) 36 C 11. Determinar la intensidad de corriente del siguiente conductor y su sentido si: VA = 100 V y VB = 80 V y R = 50 W A B R(+) (–) a) 1 A (↑) b) 2 A (←) c) 10,4 A(→) d) 0,4 A(←) e) 0,4 A(→) 12. Una plancha consume una potencia de 600 W cuan- do está conectada a una diferencia de potencial de 120 V. Calcular la intensidad de corriente eléctrica que atraviesa la plancha y su resistencia. a) 1 A, 2 W b) 2 A, 3 W c) 3 A, 7 W d) 4 A, 16 W e) 5 A, 24 W En los siguientes ejercicios, hallar la resistencia equivalente. 13. 3W 7W 5W 1W a) 4 W b) 8 W c) 16 W d) 2 W e) 24 W 14. 6W14W 20W 5W a) 20 W b) 16 W c) 24 W d) 18 W e) 12 W 15. 1W 3W 4W 9W 20W a) 3 W b) 6 W c) 9 W d) 12 W e) 48 W Física Central 6198-100 5º año de secundaria103 Tarea domiciliaria 01. La intensidad de corriente que circula por un con- ductor es 4mA; hallar la cantidad de electrones que circulan durante 12 s. a) 1014 b) 2.1014 c) 3.1014 d) 4.1014 e) 6.1014 02. La intensidad de corriente eléctrica en un conductor es 30 A; entonces el tiempo que circula una carga de 4500 C es: a) 1 min b) 2 min c) 2,5 min d) 3 min e) 3,5 min 03. Una corriente de 10 A circula por un alambre. Hallar la carga eléctrica que atraviesa la sección transversal en 1 min. a) 60 C b) 600 C c) 20 C d) 200 C e) 10 C 04. Por una resistencia de 4 W atraviesa una corriente de intensidad 5 A. Determinar la cantidad de calor disi- pado por la resistencia en un intervalo de 1 minuto. a) 1 kJ b) 2 kJ c) 3 kJ d) 6 kJ e) 8 kJ 05. Por una resistencia de 500 W circula una corriente de 0,44 A, entonces dicha resistencia está conectada a una diferencia de potencial de: a) 220 V b) 300 V c) 110 V d) 180 V e) 80 V 06. Entre los puntos A y B hay una diferencia de poten- cial de 20 V. Hallar la carga eléctrica que fluye a tra- vés de la resistencia en medio minuto. (R = 2W) R I A B a) 100 C b) 200 C c) 300 C d) 400 C e) 500 C 07. ¿Qué cantidad de calor se desprende de una estufa eléctrica durante un tiempo de 5 s cuando está co- nectada a 120 V y que una corriente de 6 A lo atra- viesa? a) 3 600 J b) 4 200 J c) 2 400 J d) 6 000 J e) 7 200 J 08. Un foco de 100 watts funciona durante 10 minutos. Halle la cantidad de calor que disipa. 1J = 0.24 cal a) 14 400 cal b) 6 800 cal c) 12 200 cal d) 24 300 cal e) 24 800 cal 09. Si por un conductor circula una corriente de 4 A, de- terminar el número de electrones que circulan por el conductor en 2 s. a) 5.1018 b) 5.1019 c) 5.1017 d) 2.1020 e) 2.1021 En los siguientes ejercicios, hallar la resistencia equivalente. 10. 4W 6W 10W a) 10 W b) 20 W c) 15 W d) 5 W e) 7,5 W 11. 8W 6W 3W a) 20 W b) 16 W c) 22,5 W d) 24,5 W e) 28,5 W 12. 3W 9W 6W 9W a) 1 W b) 2 W c) 4 W d) 3 W e) 5 W 13. 18W 6W 18W a) 20 W b) 16 W c) 22,5 W d) 24,5 W e) 28,5 W 14. En un tubo fluorescente se transportan 28 C de iones negativos de A hacia B y 32 C de iones positivos de B hacia A, simultáneamente, en 12 segundos donde A y B son los extremos del tubo. Calcular la intensidad de corriente y su sentido convencional. a) 5 A; de B hacia A b) 5 A; de A hacia B c) 2,5 A; de A hacia B d) 2,5 A; de B hacia A e) N.A. Capítulo www.trilce.edu.pe104 22 15. Por un alambre conductor circula una corriente "i" que varía con el tiempo de acuerdo al gráfico mos- trado. Determinar la cantidad de carga que pasa a través de una sección del conductor en el intervalo de t=0 a t=3s. 3 2 10 T(s) (A) a) 1,5 C b) 2,5 C c) 3,5 C d) 4,5 C e) 5,5 C 16. En la figura se muestra un paralelepípedo metálico de resistividad 50 Wm. Si se aplica una diferencia de potencial de 1000 V, primero a lo largo del eje "x" y después a lo largo del eje "y", determinar el cociente de las corrientes obtenidas en cada caso I I y xe o. x y z 2m 3m 5m a) 2 5 b) 2 9 c) 4 9 d) 4 5 e) 2 3 17. En el circuito mostrado, hallar la resistencia equiva- lente entre los extremos a y b, si: R=6 W. R R R R a b a) 1 W b) 2 W c) 3 W d) 4 W e) 5 W 18. Para transportar energía eléctrica hacia un foco que trabaja según 200 V, 100 W se utiliza dos cables de 200 m, 106 m2 de sección transversal y ρ=2#105W#m. Si el foco funciona durante 1 hora. ¿Qué cantidad de energía se pierde en el transporte? a) 36 KJ b) 40 KJ c) 45 KJ d) 60 KJ e) 72 KJ 19. En el circuito eléctrico mostrado, determinar la resis- tencia equivalente entre los puntos "a" y "c". a b 4W 4W 5W8W 10W c a) 1 W b) 3 W c) 5 W d) 7 W e) 9 W 20. Una pila se conecta a un resistor de 4 W, luego se reemplaza este resistor por otro de 9 W y se observa que ambos disipan igual potencia, cuál es el valor de la resistencia interna de la pila? a) 1 W b) 2 W c) 6 W d) 3 W e) 5 W Física Central 6198-100 5º año de secundaria105 01. Calcule la corriente que atraviesa la resistencia de 30 ohmios, si entre los puntos A y B existe una diferencia de potencial de 60 voltios. A B5W 10W 15W 30W a) 0,2 A b) 0,4 A c) 0,6 A d) 0,8 A e) 1,0 A 02. Hallar la resistencia equivalente entre los puntos A y B. B 4W 4W 8W 8W A a) 2 W b) 4 W c) 6 W d) 8 W e) 10 W 03. Un alambre de nicrom tiene una longitud de 1m, el área de su sección transversal es de 1mm2 y trans- porta una corriente de 4A cuando se aplica 2V entre sus extremos. ¿Cuál es la conductividad del nicrom? a) 106(W # m)-1 b) 2 # 106(W # m)-1 c) 3 # 106(W # m)-1 d) 3 # 106(W # m)-1 e) 4 # 106(W # m)-1 04. En el circuito mostrado, determine la resistencia interna de la fuente de 10V. El amperímetro ideal indica 2A. 10V 24V 5,5W A r=0,5W 2A a) 1 A b) 2 A c) 3 A d) 4 A e) 5 A 05. Se tienen dos focos idénticos con las indicaciones50W - 10V, si conectados en serie a una pila funcio- nan correctamente, determine la potencia que disi- pan los focos cuando son conectados en paralelo a otra pila cuyo voltaje es la mitad de la primera. a) 100 W b) 150 W c) 200 W d) 250 W e) 300 W 06. La fuente de tensión y el amperímetro (A) son idea- les. Cuando el interruptor está abierto el amperímetro indica 2A y cuando el interruptor está cerrado indica 3A. Determine R2. S R1 R2 12V A a) 1 W b) 2 W c) 3 W d) 4 W e) 5 W 07. Determine la inducción magnético en el punto "A", la intensidad de corriente en el conductor es 2A. A R=20cm a) T2πµ b) T3πµ c) Tπµ d) T4πµ e) T4∝ 08. En el circuito mostrado determine la diferencia de po- tencial entre A y B (VAB) 3W 1W 6W 2W 3W21V B A a) 11 V b) 12 V c) 13 V d) 14 V e) 15 V 23 Repaso Capítulo www.trilce.edu.pe106 23 09. Dos lámparas de 60W-120V y 40W-120V respectiva- mente están conectadas en serie a una línea de 120V. ¿Qué potencia se disipa en las dos lámparas en estas condiciones? a) 100 W b) 24W c) 14W d) 160W e) 12W 10. La intensidad de corriente que circula por el circuito de la figura A es de 2A. Cuando se le adiciona una resistencia de 4W al circuito, la intensidad de corriente aumenta a 4A, como se muestra en la figura B. Hallar la resistencia R. 4W R R Fig. (A) Fig. (B) VV a) 1 W b) 2 W c) 3 W d) 4 W e) 8 W 11. Hallar la resistencia equivalente. 6W 5W 8W 4W8W 8W 4W a) 16 W b) 12 W c) 18 W d) 24 W e) 30 W 12. En el circuito, cuál es el valor de R (aproximadamen- te) de manera que la resistencia de entrada entre los terminales A y B sea de 173W. (Considerar 3 = 1,73) 173R R A B R a) 58 W b) 87 W c) 100 W d) 173 W e) 346 W 13. Determinar la lectura del amperímetro ideal A 5W 5W 5W 5W 10W55V a) 2A b) 3A c) 4A d) 5A e) 6A Física Central 6198-100 5º año de secundaria107 Tarea domiciliaria En los problemas del 1 al 4, hallar la intensidad de campo eléctrico en el punto "P". ( 0 10 / )K Nm c9 2 2= # 01. 3m P +2mC a) 1KN/C" b) 1KN/C! c) 2KN/C" d) 6KN/C" e) 6KN/C! 02. 2m 1mP +4mC -5mC a) 36KN/C" b) 36KN/C! c) 45KN/C" d) 54KN/C" e) 54KN/C! 03. 2cm1cm P -3C +4C a) 6 # 1013N/C" b) 6 # 1013N/C! c) 12 # 1013N/C" d) 12 # 1013N/C! e) 15 # 1013N/C" 04. P 3m 4m -9C +16C a) 18 # 109N/C3 b) 18 # 109N/C4 c) 9 2 # 109N/C3 d) 9 2 # 109N/C6 e) 27 # 109N/C6 En los problemas 5 al 7, hallar el módulo de la tensión en las cuerdas mostradas. (g = 10m/s2). 05. 30º E=3N/C q=+5C a) N 2 15 b) N 2 15 3 c) 30N d) N30 3 e) 45N 06. m=4kg q=-3C E=6N/C a) 22N b) 40N c) 48N d) 58N e) 62N 07. 37º q=-8C E=2N/C a) 12N b) 16N c) 18N d) 20N e) 24N 08. A través de un conductor circula una intensidad de corriente de 4A durante 4s. Hallar la cantidad de carga eléctrica que pasa por di- cho conductor. a) 1C b) 2C c) 8C d) 12C e) 16C 09. Determinar la intensidad de corriente del siguiente conductor y su sentido. (VA=40V; VB=100V; R=4W) A B R a) 15A" b) 15A! c) 30A" d) 30A! e) 120A! 10. Un artefacto consume una potencia de 100W y esta conectada a una fuente de 100V. Calcular la intensi- dad de corriente eléctrica que atraviesa dicho arte- facto. a) A 2 1 b) A 10 1 c) A 100 1 d) 1A e) 100A 11. Del problema anterior, determinar la resistencia eléc- trica del artefacto. a) 100 1 b) 1W c) 100W d) 10 000W e) N.A. 12. Un foco de 60W funciona durante 2 minutos. Halle la cantidad de calor que disipa (1J = 0,24cal) . a) 1440 cal b) 1620 cal c) 1680 cal d) 1696 cal e) 1728 cal Capítulo www.trilce.edu.pe108 23 13. Entre los puntos A y B existe una diferencia de po- tencial de 60V. Si la carga eléctrica que circula por dicho conductor es de 240C en un minuto, hallar el valor de "R". A B R a) 2 W b) 4 W c) 15 W d) 10 W e) 20 W 14. Si por un conductor circula una intensidad de co- rriente de 5A. Si dicho conductor está conectado a una diferencia de potencial de 120 V, hallar la poten- cia generada. a) 24 W b) 60 W c) 120 W d) 240 W e) 600 W En los problemas 15 al 20, hallar la resistencia equivalente entre "x" e "y" 15. x y 4W6W 15W a) 2 W b) 4 W c) 6 W d) 10 W e) 15 W 16. x y 4W 4W 4W 8W 8W a) 2 W b) 3 W c) 4 W d) 8 W e) 12 W 17. B 10W 10W 10W 10W A a) 20 W b) 25 W c) 30 W d) 35 W e) 40 W 18. 4W 4W 4W 4W B A a) 4 W b) 6 W c) 8 W d) 12 W e) 16 W 19. x y 2W2W 2W 4W12W a) 1 W b) 2 W c) 4 W d) 6 W e) 8 W 20. x y3W 3W 3W 2W a) 1 W b) 3 W c) 4 W d) 6 W e) 11 W Física Central 6198-100 5º año de secundaria109 24 Circuitos eléctricos Problemas resueltos 01. En el circuito mostrado en la figura, determine a diferencia de potencial entre A y B. A B 2W 1W3W 3W + –12V • Reducción serie: 63 I1 I2 + –12V • Conexión paralelo: V IR I A 6 12 22&= = = • A 1 2 3 I2 B VAB =2 # 2 = 4V Resolución 02. En el circuito de la figura, determine el valor de la diferencia de potencial VA - VB. f1= 200V f2=60V 10W 15W 25W 20W A B Capítulo www.trilce.edu.pe110 24 • I 200V 60V A B 10 15 25 20 200 - 60 - I(70) = 0 I = 2A • + + – – 60V A B 15 2A VA - VB = 2(15) + 60 = 90V Resolución 03. En el circuito que se muestra en la figura, determinar la corriente que circula a través de la resistencia de 12 W. 7W 12W 2V10V 4V 7 I1 I2I3 12 2V10V 4V Calculo de I2: 4 +2 - 12I2 = 0 I2 = 0,5A Resolución Física Central 6198-100 5º año de secundaria111 Práctica 01. Si por la resistencia de 3W pasan 6A, determine "f" en la fuente ideal. +– 2W 3W 6W f a) 9V b) 3V c) 1V d) 18V e) 36V 02. Cuando el interruptor está abierto, la intensidad de corriente por el resistor de 2 W es de 2A. Determine la diferencia de potencial en el resistor de 3 W, después de cerrar el interruptor. Considere fuente ideal. S 3W6W + – 2W f a) 4V b) 6V c) 7V d) 8V e) 12V 03. En el circuito que se muestra, determine la diferencia de potencial en el resistor de 4 W, el amperímetro (A) es ideal. 2W 2W 2W 1W 1W 3W 4W 12V A a) 8V b) 9V c) 11V d) 13V e) 16V 04. Una terma usa una resistencia de 10 W y una corrien- te de 2A. Si en 10 minutos se calienta de 20ºC hasta 60ºC cierta cantidad de agua; determine su masa. La terma es de capacidad calorífica despreciable. (1J <> 0,24 cal) a) 100 g b) 112 g c) 114 g d) 144 g e) 150 g 05. Determine el rendimiento de la fuente cuya fem es de 12V. 2W 2W 4W 4W R5 12V;1W a) 0,5 b) 0,75 c) 0,6 d) 0,25 e) 0,35 06. Determine la lectura del voltímetro y el amperíme- tro "A2" si el amperímetro "A1" indica 12A. Considere instrumentos ideales. 2W 1W 3W 5W 6W A1 A2 V a) 12V ; 10A b) 10V ; 12A c) 6V ; 10A d) 6V ; 5A e) 12V ; 5A 07. En cuánto varía la lectura en el amperímetro de 1W al llevar el interruptor "s" de "a" hacia "b". 5 a b4W 5W 9W 20V 30V 15VA a) 0,5 A b) 0,8 A c) 1 A d) 1,2 A e) 7 A 08. En la figura mostrada, la resistencia del voltímetro es 2000W. Determine la lectura del voltímetro V. 300W 200W 200W 120V V a) 40 V b) 60 V c) 80 V d) 100 V e) 120 V Capítulo www.trilce.edu.pe112 24 09. Si el amperímetro ideal mostrado en el circuito es cambiado por una real de resistencia interna 1W, determine en cuánto varía la intensidad de corriente que circula por la fuente. A 1W 1W 3W4W 26V a) 0,5A b) 0,15A c) 0,45A d) 0,85A e) 0,75A 10. En el circuito que se muestra f 1=80V, r1=1W, f 2=30V, r2=1W. Hallar la intensidad de corriente que circula por el circuito. f1 f2 10W 10W 14W 14W r1 r2 a) A 5 11 b) A 24 55 c) 2 A d) A 24 25 e) 1A 11. Determine la intensidad de corriente en el resistor de 5W y la diferencia de potencial entre a y b. a b + + – – 2W 2W5W 6W 15W 20V30V a) 1A; 5V b) 2A; 20V c) 0,5A; 15V d) 0,5A; 12V e) 1 A 12. En una secadora de cabello, el aire caliente que se ex- pulsa derrite a un trozo de hielo (T=0ºC). Determine la cantidad de hielo que se derrite en 80s, si el 60% del calor es absorbido por el hielo. (I=5A; R=8W; 1J=0,24 cal) Ventilador Hielo R Bobinas calefactores I a) 20,1 g b) 25,3 g c) 28,8 g d) 30,59 g e) 32,69g 13. En el circuito mostrado la lectura del amperímetro ideal es: R R + – 2W 1W 4W 5W 7W f=36V r=1W A a) 1A b) 2A c) 3A d) 4A e) 5A 14. Determine cuánto marca el voltímetro ideal. + – 3W 5W 6W 6W 10W 10W 90V V a) 35V b) 40V c) 50V d) 80V e) 90V 15. La siguiente conexión de resistores corresponde al interior de una jarra eléctrica, considerando que el 60% de la energía calorífica que entrega el circuito es absorbido por 432g de agua a 10ºC. Determine en cuánto tiempo dicha agua empezará a hervir. 10W 10W 20W 60W 90V V a) 10 s b) 100 s c) 1000 s d) 1200 s e) 1600 s Física Central 6198-100 5º año de secundaria113 01. 4W 5W 2W 12W a) 3 W b) 6 W c) 9 W d) 12 W e) 10 W 02. 4W 6W 12W a) 6 W b) 9 W c) 8 W d) 11 W e) 16 W 03. 2W 3W 6W 12W a) 1 W b) 2 W c) 3 W d) 4 W e) 5 W 04. A B 6W 8W 8W 8W 12W a) 2 W b) 4 W c) 6 W d) 8 W e) 12 W 05. Halle la resistencia equivalente entre x e y. x R R R R y a) 3R b) 4R c) R 4 d) R 3 e) R 2 06. 2W 6W 10W 10W 10W a) 6 W b) 8 W c) 10 W d) 12 W e) 9 W 07. 4W 6W 6W 8W 10W 12W a) 3 W b) 5 W c) 10 W d) 15 W e) 20 W 08. 4W 6W 8W 8W 24W a) 2 W b) 6 W c) 12 W d) 3 W e) 9 W 09. Determine la resistencia equivalente entre a y b. a b 2W 2W 2W 2W 2W 2W a) 5 W b) 4 W c) 3 W d) 2 W e) 6 W • En los problemas 10 al 12, determinar la lectura del amperímetro ideal. 10. 10W 10W40V A a) 2A b) 3A c) 4A d) 6A e) 8A Tarea domiciliaria Capítulo www.trilce.edu.pe114 24 11. 2W 8W 8W48V A a) 2A b) 3A c) 4A d) 5A e) 8A 12. 2W 28V 8W 8W 8W A a) 1A b) 2A c) 3A d) 4A e) 5A • Del gráfico mostrado, responder las preguntas 13 a 15 (VN = 40V; VP = 28V) N M P R Q6W6W 12V5V A V I=3A 13. Determinar el potencial eléctrico en "M" a) 45 V b) 50 V c) 58 V d) 63 V e) 70 V 14. Calcular el valor de la resistencia eléctrica. a) 1 W b) 2 W c) 3 W d) 4 W e) 5 W 15. Determinar la lectura del voltímetro "V". a) 12 V b) 16 V c) 18 V d) 21 V e) 24 V • En los problemas 16 al 20, hallar la potencia disipada en la resistencia "R". 16. 2W 14V 46V R=4W a) 72 W b) 144 W c) 200 W d) 288 W e) 113,8 W 17. 2W 4W 110V R=5W a) W 2 1 b) 10 W c) 50 W d) 250 W e) 500 W 18. 3W 2W 4W10V 14V R=2W a) 18 W b) 2 W c) 36 W d) 72 W e) 90 W 19. 5W60V 2W 20W=R a) 80 W b) 160 W c) 240 W d) 360 W e) 2000 W 20. 3W 4W9W 48V R=2W a) 64 W b) 72 W c) 96 W d) 100 W e) 128 W Física Central 6198-100 5º año de secundaria115 25 Campos magnéticos Problemas resueltos 01. La figura muestra tres corrientes alámbricas, I, paralelas que se levantan perpendicularmente al plano del papel. Por tanto, la orientación de una pequeña brújula, de polos N - S, en el punto P debido al campo magnético total de las tres corrientes será mejor representada por: P a a I I I a a I I I & Btotal Resolución 02. El diagrama muestra dos cables muy extensos y paralelos que transportan corrientes eléctricas de 10A y 40A. Ha- llar la magnitud del campo de inducción magnética total en el punto medio de la distancia que los separa. (Dato: mo = 4p # 10 -7 Wb/Am) 10A 40A 40cm Capítulo www.trilce.edu.pe116 25 10A 40A20cm 20cm (1) (2) B1 7 B2 9 2 2 4 10B T 10 10 101 1 7 5 # # # ≠ ≠ #= =- - - 2 2 4 10 4B T 10 40 102 1 7 5 # # # # #= = ≠ ≠ - - - 3B B B T10total 2 1 5& #= =- - Resolución 03. Calcule el campo magnético en el centro de una espira de radio 1,0 cm, por la que circula una corriente de 1,0A. (mo = 4p × 10 -7 T.m/A) R I BC 2 1 4 10B 10 1 C 2 7 # # #≠ #= - - = 2p × 10-5 T Resolución Práctica 01. Determine el módulo de la inducción magnética en el punto "P", si por el conductor de gran longitud circula una corriente de 2A. P 10cm I a) 2mT b) 5mT c) 4mT d) 8mT e) 10mT 02. Determine el módulo de la inducción magnética en el punto "A", si la inducción magnética en "P" es 0,5T. a) 0,5 T A P r I 2r b) 0,25 T c) 0,75 T d) 0,4 T e) 0,3 T 03. Determine el módulo de la inducción magnética en el punto medio del segmento que une los conductores de gran longitud. (I=25A) P 20cm I 2I a) 50mT b) 60mT c) 70mT d) 80mT e) 90mT 04. Por una espira conductora semicircular de 0,2m de radio fluye una corriente eléctrica de 5A en sentido horario. Hallar el campo magnético en el centro de la circunferencia que forma la espira. a) 10 T 2 5 8 7≠ # - b) 10 T 2 5 6# 9≠ - c) 10 T5 8# 7≠ - d) 5 10 T6# 9≠ - e) 10 T 2 5 7# 7≠ - Física Central 6198-100 5º año de secundaria117 05. Determine la intensidad de corriente que circula en el conductor (2), si la inducción magnética en el punto "P" es nula. P 10cm 40cm I2I=0,25A a) 0,25A b) 0,5A c) 0,75A d) 1A e) 1,5A 06. Las figuras muestran la posición de una brújula con respecto a las líneas de campo magnético terrestre. Indique ¿qué figura muestra la posición correcta? a) N S b) N S c) NS d) N S e) N S 23º 07. La figura muestra cuatro conductores rectos muy lar- gos entre cruzados que forman un cuadrado de lado a. Hallar el campo magnético resultante en el centro P del cuadrado. P a a I I I I a) 0 b) a I4 0 7 π µ c) a I4 0 9 π µ d) a I2 0 7 π µ e) a I2 0 9 π µ 08. Por las espiras conductoras semicirculares concéntri- cas mostradas en la figura, fluye corriente I. Hallar el valor de dicha corriente en las espiras, si la magnitud del campo magnético en el punto C es 10 T6≠ # - . C 1m 2m a) A 3 2 b) A 3 10 c) 20 A d) A 3 20 e) 10 A 09. De la figura, calcular a qué distancia del conductor (1) la inducción magnética es nula. (1) (2) 3I I 80 cm a) 10 cm b) 20 cm c) 40 cm d) 60 cm e) 50 cm 10. Calcular el módulo de la inducción magnética en "P". 5m 5m P 15A 10A a) mo/p b) mo/2p c) 2mo/3p d) mo/4p e) mo/3p 11. Calcular el módulo de la inducción magnética en "O". 3R R I2I a) 5moI/6R b) 4moI/3R c) 2moI/R d) moI/5R e) moI/3R Capítulo www.trilce.edu.pe118 25 12. Calcular el módulo de la inducción magnética en P. y x 2I 3I P2m 3m a) I 2 o π µ b) I 3 o π µ c) Io π µ d) I 2 2o π µ e) I 2 3o π µ 13. Calcular I2 para que el campo magnético sea nulo en el punto "P". 5R R I2 50mA a) 10 mA b) 15 c) 20 d) 25 e) 5 14. Calcular el módulo de la inducción en "P". 6cm5cm 5A 6A a) 2.10–5T b) 5.10–5 c) 3.10–5 d) 6.10-5 e) 4.10–5 15. Dos conductores paralelos y separados 20cm condu- cen corrientes en la misma dirección. Calcular el mó- dulo de la inducción magnética en un punto que está a 20cm de cada conductor (en ambos conductores la intensidad de corriente es 60 mA). a) 6.10–8T b) 8.10–8T c) 5.10–8T d) 4.10–8T e) 7.10–8T Tarea domiciliaria 01. Se muestra un cable y algunas líneas de inducción magnética. En el cable la corriente es: a) hacia abajo b) hacia arriba c) nula d) grande e) pequeña 02. Se muestra un cable infinito y tres puntos; "x", "y", "z". Señale la relación entre sus respectivas inducciones. x y z a) Bx > By = Bz b) Bx < By < Bz c) Bx > By > Bz d) Bx = By = Bz = 0 e) Bx = By = Bz 03. Calcule la inducción magnética a 2 m de un cable muy largo, que transporta una corriente de 30 A. a) 2 × 10-6 T b) 3 × 10-6 T c) 4 × 10-6 T d) 5 × 10-6 T e) 6 × 10-6 T Física Central 6198-100 5º año de secundaria119 04. ¿Qué intensidad corriente fluye por un cable infinito para que a 20 cm de éste el campo magnético sea de 2.10-5 T? a) 10 A b) 20 A c) 30 A d) 40 A e) 50 A 05. Si duplicamos la corriente que circula por un alam- bre, la inducción magnética en cualquiera de los puntos que rodea al cable. a) disminuye b) no varía c) aumenta d) se duplica e) se reduce a la mitad 06. Determine la intensidad de campo magnético (en mT) en un punto situado a una distancia de 2 cm de un conductor infinitamente largo por el cual fluye la corriente de 6 amperios. a) 40 b) 50 c) 60 d) 70 e) 10 07. A una distancia “R” de un cable infinito la inducción es de 4.10-6 T, si la distancia se aumenta en 20 cm la nueva inducción será de 3.10-6 T. Halle "R". a) 20 cm b) 30 cm c) 40 cm d) 50 cm e) 60 cm 08. ¿Cuál esel módulo de la inducción magnética en "A"? Si el conductor infinito lleva una corriente de intensidad 16 A. A 53º 10m a) 3 # 10-7 T b) 4 # 10-7 T c) 5 # 10-7 T d) 6 # 10-7 T e) 7 # 10-7 T 09. Determine el módulo de la inducción magnética re- sultante en el punto "P". P a I 2a 3I a) a I 4 0 π µ b) a I 2 0 π µ c) a I0 π µ d) a I2 0 π µ e) a I4 0 π µ 10. Determine el módulo de la inducción magnética en el punto medio entre dos conductores largos parale- los y rectilíneos separados 20 cm entre sí. Uno con- duce una corriente de 3 A y el otro 5 A, en la misma dirección. a) 10-6 T b) 2 × 10-6 T c) 3 × 10-6 T d) 4 × 10-6 T e) 5 × 10-6 T 11. Se muestran dos conductores infinitos. ¿A qué dis- tancia del conductor de la izquierda (P) en el campo magnético es nulo? 12cm I P 5I a) 1 cm b) 2 cm c) 3 cm d) 4 cm e) 5 cm 12. Calcule el módulo de la inducción magnética resul- tante en el punto "G". G 6cm 12cm # 2A=I I=2A a) 10-3 T b) 10-4 T c) 10-5 T d) 10-6 T e) N.A. 13. Se muestran dos conductores muy largos y parale- los cuyas corrientes son "I" y "2I". Determine a qué distancia del conductor (1) el campo magnético total es nulo. 6cm (1) (2) I 2I a) 2 cm b) 3 cm c) 4 cm d) 5 cm e) 6 cm 14. Halle el módulo de la inducción magnética en el ori- gen de coordenadas(I1=4A; I2=3A) # I2 I1 (-3;0) (-4;0) a) 0T b) 4 # 10-7T c) 6 # 10-7T d) 8 # 10-7T e) 9 # 10-7T Capítulo www.trilce.edu.pe120 25 26 Fuerza magnética 01. Una partícula con carga q=5mC ingresa perpendicu- larmente a un campo magnético de 8 T con una ra- pidez de 200 m/s. Determine el módulo de la fuerza magnética sobre la carga. a) 2 mN b) 4 c) 8 d) 10 e) 16 02. La partícula electrizada con 2 mC ingresa con una ra- pidez de 200 m/s en un campo magnético de 40 T. Determine el módulo de la fuerza magnética sobre la carga. 30º V a) 2 mN b) 4 c) 8 d) 10 e) 16 03. Indique la dirección de la fuerza, si la carga se acerca al conductor. I A BC D a) A b) B c) C d) D e) entre A y B 04. Una carga eléctrica es lanzada hacia la derecha, indi- car la dirección de la fuerza magnética sobre la carga. a) A A B C D b) B c) C d) D e) No se manifiesta fuerza 05. Determine la fuerza que actúa sobre la partícula elec- trizada con de 5mC que posee una rapidez de 100 m/s. Siendo I=20A; d=5cm. a) 4 mN V d I b) 4,0 c) 0,4 d) 2 e) 20 06. Una partícula de masa 5g y carga eléctrica q=10mC, gira en un campo magnético de inducción 400T. De- termine la rapidez angular de la partícula. a) 0,4 rad/s b) 0,5 c) 0,8 d) 1 e) 1,6 07. Calcule el módulo de la fuerza magnética sobre el conductor de 40 cm de longitud, si por ella circula una corriente de intensidad de 5A. a) 75 N I B=160T b) 100 c) 125 d) 150 e) 320 08. Calcule el módulo de la fuerza magnética sobre el conductor eléctrico, sabiendo que por este circula una corriente de intensidad 2A. I B=0,1T 3cm 4cm a) 10 mN b) 20 c) 50 d) 100 e) 200 Física Central 6198-100 5º año de secundaria121 09. Calcule el módulo de la fuerza magnética sobre el conductor de 10 cm de radio, sabiendo que por ella circula una corriente de intensidad 2A. B=160T R a) 10 N b) 16 c) 20 d) 64 e) 80 10. Calcular la tensión de la cuerda A si por el conductor de 20 g de masa y 60 cm de longitud circula una co- rriente de 0,2. (g = 10m/s2) AB B=100 T10cm a) 2 N b) 2,44 c) 4 d) 4,88 e) 8 11. Una fuerza de 10 N actúa sobre una partícula elec- trizada de 1C que se mueve a la velocidad de 1 m/s dentro de un campo magnético la carga se mueve bajo un ángulo de 30º con relación al vector induc- ción. Determine B. a) 5 T b) 10 c) 15 d) 20 e) 40 12. Determine el módulo de la fuerza que actúa sobre la carga "q" que se encuentra a una distancia de un con- ductor infinito. a) o r IqV 2 µ π V r I b) o r IqV 2 ∝ c) o r IqV 4 µ π d) o r IqV 4 ∝ e) 0 13. En el problema anterior, que trayectoria describe la carga. a) 1 1 2 3 4 5 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 14. Determine el módulo de la fuerza sobre el conductor si I=5A y el campo magnético tiene una intensidad de 0,5 T. 37º 37º 3,2m B I a) 4 N b) 6 c) 5 d) 8 e) 10 15. Dos alambres paralelo muy largos llevan respectiva- mente corrientes de 5 y 10A en el mismo sentido; si los alambres están a 10cm entre sí encontrar la fuerza por unidad de longitud que se ejerce sobre uno de ellos. a) 10–4N/m b) 2.10–4 c) 4.10–4 d) 5.10–4 e) 10.10–4 Capítulo www.trilce.edu.pe122 26 01. Una fuerza de 10 N actúa sobre una partícula con carga de 1C que se mueve con una rapidez de 1 m/s dentro de un campo magnético; la carga se mueve bajo un ángulo de 30º con relación al vector induc- ción. Halle "B". a) 5 T b) 10 c) 15 d) 20 e) 40 02. En la figura se muestra un alambre largo por el cual circula una corriente I, en el punto P se lanza una partícula cargada positivamente con una velocidad V según la dirección del eje "y" positivo. ¿Cuál es la di- rección de la fuerza magnética en P? z x y V I a) +x b) +y c) –x d) +z e) –z 03. Calcule el módulo de la fuerza magnética ejercida so- bre el conductor ABC, AB=BC=4m. I=5A. B=10T B A C 120º I a) 200N b) 400 c) 100 3 d) 200 3 e) 50 3 04. Determine el módulo de la fuerza que ejerce el campo magnético uniforme de 20T sobre la carga de q=2C que tiene una velocidad de 20 m/s. V B a) 40 N b) 80 c) 200 d) 400 e) 800 05. Una partícula de carga "q" y masa "m" describe una trayectoria circular de radio "R" en un campo magné- tico uniforme cuya inducción es "B". Calcular el tiem- po que demora en dar vuelta completa. Desprecie el campo gravitatorio. B R q V a) 4p mV/qB b) 2p m/qB c) 2p q/mB d) 4p q/mB e) 5p q/mB 06. Una carga "–qo" ingresa a una región donde existe un campo magnético uniforme "B", tal como se muestra en la figura. Calcule la rapidez de salida de la carga y su trayectoria. a) VoB Vo b) 4 Vo c) B V q 2 o o d) Vo e) 3 Vo 07. Determine la fuerza que actúa sobre una partícula de 50 mC que se desplaza en el interior de 2 campos homogéneos (uno eléctrico y el otro magnético) con una rapidez de 16 m/s. B=5T E=60 N/C a) 3 . 10–3 N b) 4 . 10–3 c) 5 . 10–3 d) 7 . 10–3 e) 10 . 10–3 Tarea domiciliaria Física Central 6198-100 5º año de secundaria123 08. Una partícula de carga "q" y velocidad V ingresa perpendicularmente a un campo magnético uniforme de módulo B . ¿Cuál es el radio de la circunferencia que describe? m = Masa q V a) . qB m V b) B mq c) qB mV2 d) mB qV e) qB Vm 09. La fuerza por unidad de longitud entre dos alambres paralelos muy largos y recorridos por una corriente de 2A, en cada uno de ellos, estando separados la distancia de 0,5 m. a) 2.103 N/m b) 4. 10–3 c) 2. 10–5 d) 4. 10–5 e) 16. 10–7 10. Halle el módulo de la fuerza sobre el conductor si I=2A y el campo magnético constante tiene una in- tensidad de 4T. I I 2m 2m a) 4 2 N a) 6 2 a) 2 2 a) 16 2 a) 8 2 11. Se tiene un conductor rectilíneo por el cuál circula una corriente I1=4A. Halle el módulo de la fuerza magné- tica resultante sobre la espira. I2=2A y a=4mm. a a a I2 I1 a) 10–7 N a) 2.10–7 a) 4.10–7 a) 8.10–7 a) 16.10–7 12. ¿Cuál es la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre el electrón que se mueve a lo largo del eje +x, tal como se muestra? B e +x +z +y a) –x b) +y c) –y d) +z e) –z 13. Partícula electrizada con 5.10–3C ingresa a un campo magnético uniforme de 2T de modo que su dirección es perpendicular a las líneas de inducción del campo. ¿En qué dirección actuará la fuerza magnética? B z x y V q a) +z b) –z c) –y d) +y e) –x 14. Una partícula de 2g de masa y carga 5.10–3C, ingresa con una velocidad de 200 m/s, perpendicularmente a un campo magnético uniforme de B=10T. ¿Cuál es el radio de la circunferencia que describe? a) 2 m b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 15. ¿Cuál o cuáles de las siguientes alternativas son co- rrectas acerca de los conductores infinitos paralelos? a) A y B se repelen a a I 2I 3I A B C b) A y C se atraen c) B y C se atraend) A y C se repelen e) A y B se atraen Capítulo www.trilce.edu.pe124 26 27 Inducción electromagnética 01. ¿Cuál es el flujo magnético sobre la espira de radio R=20 cm? B=100T R a) p Wb b) 2 p c) 4 p d) 5 p e) 10 p 02. Halle el flujo magnético sobre la espira de área 25cm2. 53 º 53 º B=100T a) 0,1 Wb b) 0,2 c) 0,25 d) 0,4 e) 0,5 03. Calcule el flujo magnético sobre el casquete semiesfé- rico de radio 5cm. B=400T a) p Wb b) 2 p c) 4 p d) 5 p e) 8 p 04. Sobre una espira de 5cm2 de área, existe un campo magnético perpendicularmente a ella de inducción 160 T, si luego de 1 s la inducción ahora es 60 mWb. Halle la fuerza electromotriz inducida en la espira. a) 5 mV b) 10 c) 20 d) 25 e) 40 05. Se coloca una bobina de 200 vueltas y de 0,1m de radio perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 0,2T. Encontrar la fuerza electromotriz inducida en la bobina si en 0,1 se duplica el campo. a) 6 pV b) 4p c) 10p d) 8p e) 5p 06. Un campo magnético de 500T ingresa a una espira de 4 cm2 de área formando un ángulo de 37º, al cabo de 10 s la espira se coloca perpendicularmente al campo, halle la intensidad de corriente en la espira de resistencia 4W. a) 1 mA b) 2 c) 2,5 d) 4 e) 5 07. El flujo magnético sobre una espira varía con el tiem- po según la ecuación f=50–6t. Halle la fuerza elec- tromotriz inducida en la espira. a) 2V b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 08. Halle el valor medio de la intensidad de corriente cir- cula por la espira de resistencia R=20W y área 25cm2 desde la posición mostrada hasta que a girado 180º en 10 s. B=200T a) 52 mA b) 4 c) 5 d) 8 e) 0 09. Una barra conductora de 20 cm de longitud se des- plaza a razón de 10 cm/s a través de los carriles. Halle la fuerza electromotriz en los extremos del conductor. B=200T a) 0,4 V b) 4 c) 40 d) 0,2 e) 2 10. Se deja caer una barra de 40 cm horizontal de tal forma que el plano que lo contiene es perpendicular a las líneas del campo magnético de inducción B=2T. Halle la diferencia de potencial en los extremos de la barra luego de 1 s. (g=10m/s2) a) 2 V b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 Física Central 6198-100 5º año de secundaria125 11. Una espira se aleja del conductor tal como se mues- tra, el sentido de la corriente que aparece en él, es: a) Horario Ib) Antihorario c) No aparece d) Horario/Antihorario e) Falta conocer I 12. Una espira gira cerca a un conductor. Indica el senti- do de la corriente que aparece en la espira. a) Horario Ib) Antihorario c) No aparece d) Horario/Antihorario e) Falta conocer V 13. Un imán se acerca a una espira tal como se muestra, la corriente que aparece en la espira tiene un sentido. N a) Horario b) Antihorario c) No aparece d) Horario/Antihorario e) Falta I 14. Una fuente de voltaje alterno e=20 sen (120 pt) vol- tios, se conecta a una resistencia de 4W. Hallar la po- tencia consumida en watt. a) 10 b) 20 c) 25 d) 40 e) 50 15. El transformador tiene 300 espiras en el primario, cuántas espiras debe tener en el secundario para que la tensión se reduzca de 250 V a 20V. a) 12 V b) 20 c) 24 d) 30 e) 36 Tarea domiciliaria 01. Determínese el flujo magnético sobre la cara ABCD, si existe en dicha región un campo uniforme de 20T, el lado del cubo es 5cm. z x y A B C DE F G H a) 0,5 Wb b) 0,05 c) 0,1 d) 0,01 e) 0,25 02. En el problema anterior, determínese el flujo magné- tico sobre la cara ADEF. a) 0,5 Wb b) 0,04 c) 0,1 d) 0,01 e) 0 03. En la espira mostrada, el flujo magnético varía desde 10 a 30 Wb en 5 s. Halle la intensidad de corriente inducida. R=2W. a) 1 A R b) 2 c) 4 d) 5 e) 8 04. Una espira cuadrada de 2m de lado y 20W de re- sistencia se encuentra con su plano perpendicular a un campo magnético uniforme de 10T, si el campo desaparece en 2 s. Halle el valor medio de la corriente inducida en la espira. a) 1 A b) 3 c) 5 d) 8 e) 9 05. El flujo magnético sobre una espira varía con el tiem- po según la ecuación f=20t. Halle la fuerza electro- motriz inducida en la espira. a) 2 V b) 4 c) 5 d) 10 e) 20 Capítulo www.trilce.edu.pe126 27 06. Si la resistencia de la espira en el problema anterior es 5W. Determine la intensidad de la corriente inducida en la espira. a) 0,2 A b) 0,25 c) 1 d) 2,5 e) 5 07. En un campo magnético uniforme de 0,1 T se en- cuentra una espira de alambre plana de madera que su plano es perpendicular a las líneas de inducción. La espira está cerrada sobre un galvanómetro. La carga total que pasa por el galvanómetro al girar la espira es 5 . 10–3C. ¿Qué ángulo giró la espira; el área de la espira es de 103 cm2 y su resistencia 2 W? a) 30º b) 45º c) 60º d) 90º e) 120º 08. Una barra conductora se mueve con una rapidez de 20 m/s, en una región donde la inducción magnética es 5 T. Determine la f.e.m. inducida en la barra de 2m de longitud. R a) 200 V b) 150 c) 100 d) 50 e) 25 09. Una barra conductora de 1 m de longitud gira a ra- zón de 30 rad/s. En un campo magnético de B=0,4T. Determine la fuerza electromotriz inducida en los ex- tremos de la barra. a) 2 V b) 3 c) 6 d) 9 e) 12 10. Si por el conductor circula una corriente continua que aumenta con el tiempo, indique el sentido de la co- rriente inducida en la espira. I a) Horario b) Antihorario c) No aparece d) Horario/Antihorario e) Falta conocer I 11. Indique el sentido de la corriente inducida en la espira rectangular que se mueve como en el diagrama. a) Horario Ib) Antihorario c) No aparece d) Horario/Antihorario e) Falta conocer I 12. Un imán se suelta tal como se indica. Indique el senti- do de la corriente eléctrica inducida en la espira. a) Horario S V b) Antihorario c) Horario/Antihorario d) No aparece e) Falta conocer V 13. Un solenoide que lleva una corriente se mueve como se muestra. ¿Cuál es el sentido de la corriente indu- cida en el anillo? I a) Horario b) Antihorario c) No se induce corriente d) Cualquiera e) Falta información 14. ¿Cuántas espiras menos deberá tener el secundario de un transformador cuyo primario tiene 3000 espi- ras para que la diferencia de potencial de 220V baje a 55 V? a) 750 b) 7500 c) 2000 d) 2250 e) 2500 15. Si una plancha cuya resistencia es de 220W es conec- tada a una tensión alterna en voltios de e=220 2 sen 100 pt. Calcule la potencia que consume. a) 220 W b) 10 c) 150 d) 110 2 e) 220 2 Física Central 6198-100 5º año de secundaria127 Problemas resueltos 01. El umbral de la longitud de onda para el efecto fotoeléctrico en cierto metal es 3,3 # 10-7 m. El trabajo para arran- car un electrón de este material es: (Considera: h = 6,6#10-34 J.s y C = 3,0#108 m/s) - - - Metal .h C o φ λ= , . . , . .6 6 10 3 3 10 3 1034 7 8 f = - - f = 6 . 10-19J Resolución 02. Un haz de fotones de luz ultravioleta incide sobre una superficie fotosensible arrancando fotoelectrones. Si el número de fotones de luz ultravioleta se duplica, entonces la energía cinética máxima de los fotoelectrones arran- cados. La energía cinética máxima depende de la frecuencia de la luz y no del número de fotones ni de la intensidad de la luz, por lo tanto no varía. Resolución 03. El haz de un láser tiene un diámetro de 1,0 mm y una potencia de 1,5W. ¿Cuál es la intensidad del haz? A A = p # R2 10A 2 1 3 2≠ #= -` j A m 4 1 10 6 2# #= ≠ - I A P= 10 , 1,9 /I W m 4 1 5 10 2 6 6#= =≠ # - Resolución 28 Física moderna Capítulo www.trilce.edu.pe128 28 Práctica 01. Un profesor utiliza un puntero láser violeta ( )A4000 o λ = el cual tiene una potencia de 5mW, si lo utiliza para apuntar perpendicularmente a la pizarra. Determine aproximadamente, el número de fotones que la pizarra recibe en cada segundo. a) 1,2#1017 b) 0,5#1017 c) 1016 d) 1017 e) 2,2#1017 02. Una lámpara de fisioterapia muscular trabaja a la potencia de 200W. Si esta lámpara emite principal- mente fotones en la zona del infrarrojo de f=1013Hz, determine (en 1024) el número de fotones emitidos en 120s. a) 1,48 b) 2,42 c) 2,80 d) 3,02 e) 3,62 03. En relación al efecto fotoeléctrico, indicar la verdad (V) o falsedad(F) de las siguientes proposiciones: I. Si la energía del fotón incidente en un conductor es mayor al umbral correspondiente se transfor- ma totalmente en energía cinética del fotoelec- trón. II. El número de fotoelectrones emitidos por un con- ductor en la unidad de tiempo es proporcional a la intensidad de la onda luminosa que le incide siempre que su frecuencia no sea menor al um- bral correspondiente al metal. III. La velocidad de los fotoelectrones es indepen- diente de la intensidad de la radiación incidente. a) FVV b) VFF c) FFF d) VVV e) FVF 04. La función trabajo del óxido de bario a base de tungs- teno es de 1 eV. ¿Cuál es la máxima longitud de onda del fotón irradiado para la emisión de electrones?¿A qué gama corresponde el fotón? (Considere que: e=1,6#10-19 C ; 10h Js 3 2 33#= - y me=9#10 -31 kg) a) 1,25#10-6m ; infrarrojo cercano. b) 5,00#10-4m ; infrarrojo lejano. c) 5,15#10-9m ; ultravioleta extremo. d) 1,35#10-4m ; rayos X. e) 2,00#10-14m ; gamma. 05. En relación a los rayos X, indicar la verdad (V) o fal- sedad (F) de las siguientes proposiciones: I. La producción de rayos X se realiza de modo análogo al del efecto fotoeléctrico sólo que se uti- liza fotones de mayor energía. II. Los rayos X son producidos al incidir protones perpendicularmente a las líneas de inducción en una región con campo magnético uniforme. III. Al colisionar electrones con materiales masivos, ellos desaceleran convirtiendo totalmente su energía cinética original en energía de fotones que emergen de la región de impacto. a) FFV b) VFF c) FVF d) FFF e) FVV 06. En relación al láser, indicar la verdad (V) o falsedad de las siguientes proposiciones: I. Un átomo excitado es aquel que sólo absorbe un fotón cuya energía dada por la ecuación de Planck coincide con la diferencia entre sus niveles de la energía basal y del primer estado excitado. II. La desexcitación de un átomo se acompaña siempre por la emisión espontánea de al menos un fotón, pero con dirección de salida azarosa y fase arbitraria. III. El desarrollo del láser aprovecha el proceso de la emisión estimulada postulada por Einstein. a) FVV b) VFF c) VVF d) FFV e) FVF 07. El relación al efecto fotoeléctrico, indicar la vedad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. Los fotoelectrones son emitidos al calentar un metal. II. En todo elemento es factible el efecto fotoeléc- trico. III. La función trabajo es independiente de la natu- raleza del metal. a) FFF b) VFF c) VVV d) VVF e) FVV 08. La diferencia de potencial entre los electrodos de un tubo de rayos X es 50#103 V, determinar: • La máxima frecuencia de los rayos X que se generan. • La longitud de onda mínima de los rayos X emitidos. • Los tubos de rayos catódicos que generan la imagen en un televisor tienen un voltaje de aceleración de 10KV. ¿Cuál es la longitud de onda más corte de los rayos X producidos? (Considere que: e=1,6#10-19C; c=3#108m/s, 10h Js 3 2 33= # - y me=9#10 -31kg ) a) 12#1018 Hz ; 0,25A o y 1,25A o b) 10#1018 Hz ; 0,32A o y 2,7A o c) 15#1017 Hz ; 0,35A o y 3,0A o d) 13#1018 Hz ; 0,10A o y 1,20A o e) 21#1019 Hz ; 0,20A o y 1,25A o 09. Los fotoelectrones emitidos por un metal son frena- dos por un potencial de corte de 3,64V. Determine (en 1014Hz) la frecuencia umbral del metal. a) 8,8 b) 9,2 c) 9,8 d) 10,2 e) 12,4 Física Central 6198-100 5º año de secundaria129 10. Con relación al efecto fotoeléctrico indique verdade- ro (V) o falso (F) según corresponda: I. Los fotoelectrones emitidos son ondas electro- magnéticas. II. Sólo ocurre cuando se hacen incidir electrones sobre una superficie metálica. III. La energía cinética de los fotoelectrones es inde- pendiente de la intensidad de la radiación y de- pende sólo de su frecuencia. IV. Para cada sustancia existe una frecuencia míni- ma tal que la emisión electrónica solo tiene lugar para radiaciones incidentes de frecuencia igual o superior a este valor mínimo, denominada fre- cuencia umbral. V. Prueba el carácter corpuscular de la luz. a) VVVVV b) FVVVF c) FVVFV d) FFVVV e) FFVVF 11. Los electrones de un metal son arrancados por luz de longitud de onda igual a 1800A o , si el umbral caracte- rístico del metal es 2750A o , determine la veracidad o falsedad de las siguientes proposiciones. I. El valor mínimo que tendrá la energía del foto- electrón producido es 4,5 eV. II. Los electrones arrancados presentan una energía cinética máxima de 3,82#10-19J. III. Los electrones arrancados presentan una rapidez máxima de 9,17#105m/s. a) FVV b) FFV c) FVF d) VFF e) VVF 12. Una radiación incide sobre una lámina metálica que se encuentra en un campo magnético uniforme de inducción B. Si los electrones emitidos por la lámina describen circunferencias de radio R, en tal campo magnético determine la frecuencia de la radiación in- cidente. Considere que la función trabajo del metal es f. (e : cantidad de carga de electrón; m : masa del electrón) a) h mh e B R 2 o 2 2 2f + b) h mR e B 2 2 o 2 2+ f c) h mh e mR 3 o 2 2+ f d) R mh e BR 3 2 o 2 2+ f e) R mh e B R 3 3 o 2 2 2+ f 13. La energía de arranque para el potasio es de 2eV suponiendo que sobre el potasio incide luz de 3,31 10 m7#=λ - . Determine el voltaje mínimo para el frenado de los fotoelectrones más rápidos. + – V0 Catodo Ánodo a) 1,6V b) 1,76 V c) 2,15V d) 1,85 V e) 2,2 V 14. El potencial de frenado de los fotoelectrones en un experimento de efecto fotoeléctrico, varía con la fre- cuencia de la luz incidente, según se muestra en el gráfico. Determine la función trabajo de la muestra. 1 2 4 0,5 1,5 -2 F(1015Hz) Vo(v) a) 1 eV b) 2,07 eV c) –1 eV d) –2 eV e) 3 eV 15. Diga verdadero (V) o falso (F) en cada una de las proposiciones acerca de la naturaleza de los rayos X. I. Los rayos X son electrones extraídos de un metal por incidencia de un haz de fotones. II. Los rayos X son fotones producidos cuando un haz de electrones choca con la superficie de un metal. III. Los rayos X son ondas electromagnéticas cuya longitud de onda es del orden de las distancias interatómicas de un cristal. a) VVV b) FVF c) FFF d) FVF e) FVV Capítulo www.trilce.edu.pe130 28 Tarea domiciliaria 01. Una fuente de luz monocromática de longitud de onda A6000 o λ = , emite 12W de radiación electro- magnética. El número aproximado de fotones emiti- dos por segundo es: a) 1,62#1019 b) 2,62#1019 c) 3,62#1019 d) 4,62#1019 e) 5,62#1019 02. En circunstancias favorables del ojo humano puede detectar 10-15J de energía electromagnética. ¿Cuán- tos fotones de A6000 o representan aproximadamen- te? (Constante de Planck: h=6,63#10-34J.s, A m10 o 10= - a) 670 b) 2256 c) 3017 d) 406 e) 1890 03. Una estación de radio FM transmite a 90MHz con una potencia de salida de 66300 W, ¿cuántos fotones emite durante una canción que dura 3 minutos? a) 5#1031 b) 1032 c) 2#1032 d) 5#1032 e) 1033 04. Una fuente emite luz monocromática de longitud de onda nm480λ = con una potencia de 0,4W. Con- siderando que esta luz incide sobre una superficie, determine aproximadamente el número de fotones (en 1018) que llegan sobre ésta durante 2s. a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 05. La figura muestra un resultado experimental de efec- to fotoeléctrico. Halle aproximadamente (en eV) la función trabajo del metal. i(mA) V(V)-1 nm600λ = a) 1,07 b) 1,54 c) 2,08 d) 2,80 e) 3,05 06. En un experimento fotoeléctrico se comprueba que la emisión de los fotoelectrones se inicia cuando la radiación luminosa recibida por la muestra tiene una longitud de onda de 681 nm. Si luego se irradia la muestra con una luz cuya longitud de onda es 480 nm, determinar la rapidez máxima de los fotoelectro- nes desprendidos (en 105 m/s) a) 0,7 b) 1,8 c) 2,6 d) 3,2 e) 5,1 07. Un transmisor de RF emite, aproximadamente, 1031 fotones por segundos. Si la frecuencia del transmisor es de 1,5 MHz. ¿Cuál es aproximadamente, su po- tencia (en kW)? a) 3,4 b) 5,6 c) 7,8 d) 9,4 e) 9,9 08. Respecto al efectofotoeléctrico, identifique el núme- ro de proposiciones correctas: I. Es la emisión de radiación de un metal al bom- bardearse con electrones muy energéticos. II. Toda radiación que llega a un metal puede ex- traer electrones. III. A mayor función trabajo de un metal, los foto- electrones saldrán con mayor energía cinética de este metal. IV. A mayor intensidad de la radiación incidente, los fotoelectrones saldrán con mayor energía ciné- tica. a) ninguna b) una c) dos d) tres e) todas 09. Respecto del efecto fotoeléctrico, señale verdadero (V) o falso (F): I. La función trabajo es la mínima energía que re- quiere el electrón para escapar de la placa foto- eléctrica. II. Tanto mayor es la intensidad de la luz incidente sobre la placa mayor es la energía cinética de los fotoelectrones emitidos. III. La detección de la fotocorriente solo es posible si es que se establece un voltaje acelerador entre la placa emisora y el ánodo detector. a) VVV b) VFF c) FFV d) VFV e) FVF 10. Con respecto al efecto fotoeléctrico indique verdade- ro (V) o falso (F), según corresponda: I. La función trabajo f depende de la frecuencia de la radiación incidente. II. La energía de un fotón se transfiere íntegramente al electrón. III. La energía cinética máxima de los fotoelectrones depende de la intensidad de la radiación inci- dente. a) FFF b) FFV c) FVF d) VVF e) VVV 11. Una haz de luz monocromática con frecuencia de 1016 Hz incide sobre un material cuya función traba- jo es de 3 eV. Halle la frecuencia umbral del material (en 1014Hz) a) 1,4 b) 2,5 c) 3,6 d) 5,8 e) 7,2 Física Central 6198-100 5º año de secundaria131 12. Al irradiar un haz de luz de longitud de onda A2400 o λ = sobre una superficie metálica se liberan electrones con energía cinética máxima de 2#10-20J. Determine la frecuencia umbral (en 1014 Hz) a) 7,9 b) 9,6 c) 12,2 d) 14,4 e) 18,5 13. Respecto del efecto fotoeléctrico, señale el valor de verdad de las siguientes proposiciones: I. Comprueba la naturaleza ondulatoria de la luz. II. La cantidad de fotoelectrones depende de la in- tensidad de la luz. III. La energía de los fotoelectrones depende de la diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo. a) VVV b) VFV c) FVF d) VVF e) FFV 14. La función trabajo del litio es 2,3 eV. • ¿Cuál es la energía cinética máxima (en eV) de los fotoelectrones cuando la superficie se ilumina con luz de longitud de onda de 400 nm? • Si el potencial del frenado fuera de 0,6V. ¿Cuál sería la longitud de onda de la radiación inci- dente (en nm)? a) 0,8; 428 b) 5,4; 428 c) 0,6; 325 d) 6,2; 325 e) 0,7; 248 15. Para producir rayos X, se aplica 105V entre dos elec- trodos en el interior de un tubo al vacío. Determine la rapidez de los electrones desprendidos (en 108 m/s) a) 1,2 b) 1,8 c) 2,5 d) 3,6 e) 4,3 Capítulo www.trilce.edu.pe132 28 Problemas resueltos 01. Una avioneta tiene una rapidez de 120 km/h respecto al aire. Hay viento favorable de 40 km/h. ¿En cuánto tiempo recorre una distancia de 320 km? 120 320 km Aire = 40 • Rapidez de la avioneta será: 120 + 40 = 160 km/h d = v . t 320 = 160t t = 2h Resolución 02. El gráfico muestra la posición "x" de un móvil versus el tiempo "t". Determinar el tiempo en que el móvil pasa por el origen (x = 0) 4 9 0 -3 x(m) t(s) t 4 9 0 -3 x(m) t(s) Semejanza: 3 9 3 t t4= - 3t = 4 - t t = 1s Resolución 29 MRU Física Central 6198-100 5º año de secundaria133 03. Dos ciclistas A y B parten simultáneamente desde puntos opuestos de un camino recto, separados por una distan- cia d. Sean VA y VB las rapideces constantes de los ciclistas A y B, respectivamente; ambos ciclistas se encuentran al cabo de un minuto. Si VB = 5 m/s y la distancia recorrida por el ciclista A es igual a d4 3 ` j , entonces la rapidez del ciclista A (VA) y la distancia d son: A B d VA t=1 VB=5t=1 d 4 3 d 4 5 60B d d m 4 1200& &= # = 60 0 0A d V V 4 3 4 360 6A A& &= # = VA = 15 m/s Resolución Práctica 01. Al encontrarnos de "campamento" deseamos averi- guar a qué distancia se encuentra la montaña más cercana, para lo cuál emitimos un grito y comproba- mos que se escucha el eco al cabo de 1 segundo. De- terminar a qué distancia se encontraba la montaña. a) 340 m b) 180 m c) 300 m d) 170 m e) 85 m 02. En los Juegos Olímpicos, un atleta gana la medalla de oro, superando en 5s el récord existente. Si su ve- locidad la hubiese disminuido en 1/10 de su valor, solamente habría empatado dicho récord. ¿Cuál es el actual récord impuesto por este atleta? a) 50 s b) 55 s c) 45 s d) 40 s e) 35 s 03. Un móvil recorre cierta distancia en cierto tiempo, con una velocidad constante, pero si duplicase su ve- locidad; en el mismo tiempo recorrería 50m más que la distancia anterior. Hallar dicha distancia. a) 100 m b) 75 m c) 50 m d) 25 m e) 150 m 04. Una araña baja con una rapidez de 4cm/s. Determinar la rapidez de su sombra proyectada en la pared. 20cm 30cm a) 10 cm/s b) 8 cm/s c) 4 cm/s d) 2 cm/s e) 6 cm/s 05. Un hombre sale todos los días de su casa a la misma hora y llega a su trabajo a las 8 a.m., un día se traslada con el doble de la rapidez normal y llega a su trabajo a las 7:30 a.m. ¿A qué hora sale siempre de su casa? a) 6 a.m. b) 8 a.m. c) 5 a.m. d) 7 a.m. e) 6:30 a.m. 06. Dos móviles parten simultáneamente de un mismo punto y en la misma dirección con rapidez constante "V" y "3V". Si a los 5s su separación es 20m. Hallar: "V". a) 1 m/s b) 2 m/s c) 3 m/s d) 4 m/s e) 5 m/s 07. A las 8:00 a.m. parten simultáneamente de Lima e Ica (distancia =300km) dos autos A y B, con rapidez constante de 75km/h y 45km/h respectivamente, en direcciones contrarias, ¿a qué hora se cruzan y a qué distancia con respecto a la ciudad de Lima? a) 10:30 a.m. y 175 km b) 11:30 a.m. y 200 km c) 10:30 a.m. y 187,5 km d) 11:00 a.m. y 200 km e) 12:30 a.m. y 175 km 08. Dos móviles salen de un mismo punto en direcciones perpendiculares a razón de 7m/s y 24m/s, al cabo de qué tiempo estarán separadas 125m. a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 09. Un motociclista calcula que si viaja a 14km/h llegaría a su destino 2h después del mediodía y si viajara a 21km/h llegaría 1h antes del mediodía. ¿Con qué ra- pidez debe viajar para llegar exactamente al mediodía? a) 15 km/h b) 16 km/h c) 17 km/h d) 18 km/h e) 19 km/h 10. Dos móviles están separados por 800m y se despla- zan en sentidos contrarios con rapidez constante de 6m/s y 4m/s, halle al cabo de qué tiempo mínimo y máximo estarán separados 200 metros. a) 60 y 100 s b) 60 y 60 s c) 40 y 80 s d) 100 y 40 s e) N.A. Capítulo www.trilce.edu.pe134 29 11. Un tren de 100m de longitud viaja con una rapidez de 72km/h. ¿Cuánto segundos tardará en pasar comple- tamente por un túnel de 600m? a) 30 s b) 35 s c) 40 s d) 25 s e) 9,7 s 12. Se escucha en la casa el sonido proveniente de la es- tación, y el sonido del eco provocado por la pared reflectora llega 3s atrasado; hallar la distancia de la estación a la pared. (Vsonido = 340 m/s) Casa Estación a) 260 m b) 510 m c) 980 m d) 720 m e) 1020 m 13. Un motociclista que lleva una rapidez de 90km/h se desplaza en línea recta dirigiéndose a una gran pared. Si el motociclista toca la bocina y escucha el eco luego de 2s, ¿a qué distancia de la pared se tocó la bocina? (Vsonido = 340 m/s). a) 225 m b) 275 m c) 300 m d) 325 m e) 365 m 14. Dos móviles separados cierta distancia parten simultá- neamente al encuentro con rapideces constantes "2V" y "3V". Si al encontrarse, uno de ellos recorrió 100m más que el otro. Hallar la distancia de separación inicial. a) 120 m b) 200 m c) 300 m d) 400 m e) 500 m Tarea domiciliaria 01. Un estudiante desea saber a qué distancia se encuen- tra el cerro más próximo, para lo cual emite un grito y cronómetro en mano, comprueba que el eco lo es- cucha luego de 3 segundos. Calcular la distancia en metro. (Vsonido = 340 m/s) a) 410 m b) 510 m c) 1020 m d) 610 m e) 920 m 02. Un tren de pasajeros viaja a razón de 36 km/h al in- gresar a un túnelde 200 m de longitud demora 50 s en salir de él. ¿Cuál es la longitud del tren? a) 200 m b) 300 m c) 400 m d) 250 m e) 500 m 03. Un auto se desplaza con rapidez constante "V" du- rante 4s, recorriendo un determinado espacio. Luego aumenta su rapidez en 4m/s recorriendo el mismo es- pacio en 3,5 s. Determinar "V" en m/s. a) 18 m/s b) 15 m/s c) 28 m/s d) 16 m/s e) 30 m/s 04. Un móvil deberá recorrer 300 km en 5 horas, pero a la mitad del camino sufre una avería que lo detiene una hora. ¿Con qué rapidez deberá continuar su via- je para llegar a tiempo a su destino? a) 50 km/h b) 60 km/h c) 80 km/h d) 100 km/h e) 150 km/h 05. Jorge va de su casa al colegio a velocidad constante y llega retrasado 180 s. Si hubiera ido con el doble de rapidez hubiera llegado a tiempo. ¿En qué tiempo debe llegar Jorge al colegio sin retrasarse? a) 1 min b) 2 min c) 3 min d) 4 min e) 5 min 06. Dos partículas que describen MRU a lo largo de una recta, se dirigen al encuentro con 20 y 30 m/s de ra- pidez. Desde el instante en que se encuentran sepa- rados 1km. ¿Cuál es el mayor tiempo que debe trans- currir para que la distancia entre ambos sea 500 m? a) 10 s b) 20 s c) 30 s d) 40 s e) 50 s 07. Un cazador dispara una bala con una rapidez de 170 m/s y escucha que llega al blanco a los 3s. ¿A qué distancia del cazador se encuentra el blanco? (Vsonido = 340 m/s) a) 170 m b) 340 m c) 540 m d) 600 m e) 150 m 08. Dos móviles parten de un mismo punto en la misma dirección con rapidez constante de 7m/s y 3m/s ha- cia un poste situado a 100m de distancia. Calcular al cabo de qué tiempo dichos móviles estarán equidis- tantes del poste. a) 5 s b) 10 s c) 15 s d) 20 s e) 25 s Física Central 6198-100 5º año de secundaria135 09. ¿Qué rapidez constante debe tener el móvil "B" para que los móviles siempre se encuentren en una misma vertical, si parten simultáneamente de "P"? 60º B P vertical 5m/s a) 5m/s b) 8m/s c) 10m/s d) 12m/s e) /m s5 3 10. Un tren viaja de una ciudad "A" a otra "B" en 4h con rapidez constante de 60km/h. Si al regresar lo hace con rapidez de 80km/h. ¿Qué tiempo demora en re- gresar? a) 2h b) 3h c) 2,5h d) 4h e) 6h 11. Dos móviles parten de un punto "A" en direcciones perpendiculares con 6m/s y 8m/s de rapidez respec- tivamente. Determinar al cabo de qué tiempo se en- contrarán separados 100m. (Considere MRU) a) 5s b) 6s c) 8s d) 10s e) N.A. 12. Pedro y Luis son dos amigos que viajan en direccio- nes contrarias, uno al encuentro del otro, con 3 y 7 m/s de rapidez respectivamente sobre una trayectoria recta. Cuando se encuentran separados una distancia de 100 m, "Fido", el perro de Pedro, parte al encuen- tro de Luis con una rapidez de 20 m/s. Al llegar este emprende el retorno y así sucesivamente hasta que ambos se encuentra. ¿Qué espacio recorrió Fido, du- rante este tiempo? a) 100 m b) 150 m c) 180 m d) 200 m e) 170 m 13. Un muchacho para bajar por una escalera empleó 30s. ¿Cuánto demoraría en subir la misma escalera si lo hace con el triple de rapidez? a) 15s b) 30s c) 45s d) 60s e) 10s 14. Un alpinista se encuentra entre dos montañas y emite un grito. Si registra los ecos después de 3s y 4s de ha- ber emitido el grito. ¿Cuál será la distancia que separa las montañas? Rapidez del sonido en el aire: 340m/s a) 1190 m b) 1125 m c) 2380 m d) 850 m e) 1109 m Capítulo www.trilce.edu.pe136 29 30 MRUV Problemas resueltos 01. Se ejerce una fuerza determinada sobre un cuerpo durante 1,2 segundos, aumentando su rapidez de 1,8 a 4,2m/s; si la misma fuerza es ejercida durante 2 segundos se produce una variación en su rapidez de: a 1,8 4,2 t=1,2 , , ,a 1 2 4 2 1 8 & = - a = 2m/s2 Luego: como se aplica la misma fuerza se produce la misma aceleración. a t V& ∅= 2 2V a t& = =∅ # # = 4 m/s Resolución 02. Un automóvil que viaja a 20m/s, frena bruscamente en una pista seca. El tiempo de reacción del conductor es 0,60s y la desaceleración del automóvil 5,0m/s2. Encuentre la distancia de frenado (en m). 20 20 VF=0 a=5 t=0,6 d1 d2 Mientras reacciona MRU 20 0,6 12d m1& = =# MRUV V V ad2F o 2 2= - 0 = 400 - 2,5 d2 d2 = 40m &dtotal = 12 + 40 = 52m Resolución Física Central 6198-100 5º año de secundaria137 03. Un móvil se desplaza con M.R.U.V. y recorre en el tercer segundo 16m menos que el recorrido en el séptimo se- gundo, entonces el modo de su aceleración es: ( )d V a n 2 1 2 1n oo != - Dato: d d 163 7o o= - ( ) ( )V V 2 1 5 2 1 13 16o o+ = + - 16 = 4a a = 4m/s2 Resolución Práctica 01. Un auto parte del reposo con una aceleración cons- tante de magnitud 6m/s2, determine su rapidez luego de 2,5s si desarrolla un M.R.U.V. a) 6 m/s b) 10 m/s c) 12 m/s d) 15 m/s e) 20 m/s 02. Dos autos inician sus movimientos simultáneamente en direcciones contrarias, con aceleraciones cons- tantes de módulos 2m/s2 y 4m/s2 en pistas paralelas. ¿Qué rapidez tienen en el instante que empiezan a cruzarse, si inicialmente están separados una distan- cia paralela a la pista de 48m.? a) 6 m/s; 12 m/s b) 8 m/s; 16 m/s c) 8 m/s; 24 m/s d) 4 m/s; 12 m/s e) 8 m/s; 18 m/s 03. Un móvil parte del reposo con M.R.U.V. transcurrido un tiempo "t" posee una rapidez "V" y luego recorre 5m en 3s, siendo su rapidez en ese instante "4V". Ha- llar: "t". a) 4 s b) 3 s c) 2 s d) 1 s e) 5 s 04. Un móvil se desplaza con MRUV, siendo el valor de su aceleración 0,5m/s2. Si su rapidez inicial fue de 54km/h, el tiempo que tarda en detenerse. a) 10 s b) 15 s c) 20 s d) 30 s e) 25 s 05. Al reventarse la llanta de un auto, el conductor frena desacelerando a razón de 20m/s2. Si la rapidez del auto era de 72km/h. ¿Qué distancia recorrió el auto hasta que se detuvo? a) 6 m b) 8 m c) 10 m d) 20 m e) 12 m 06. Dos móviles A y B parten simultáneamente del reposo y del mismo lugar, en la misma dirección, con acele- raciones constantes de módulos de 3m/s2 y 5m/s2 res- pectivamente. Luego de qué tiempo estarán separados 100m. a) 4 s b) 8 s c) 10 s d) 16 s e) 20 s 07. Si un móvil parte con cierta rapidez y logra recorrer 40m con MRUV a razón de 1m/s2. Determine la ra- pidez inicial si al finalizar su velocidad fue de 12m/s. a) 4 m/s b) 6 m/s c) 7 m/s d) 8 m/s e) 9 m/s 08. Un auto con MRUV puede recorrer 100m cuando logra duplicar su rapidez. ¿Qué distancia adicional tendría que recorrer el auto para que su rapidez se vuelva a duplicar? a) 200 m b) 300 m c) 400 m d) 500 m e) 600 m 09. Un móvil con MRUV recorre 80m en 4s. Si en dicho tramo la rapidez se triplicó. Calcular la rapidez al ter- minar los 80m. a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s 10. Un móvil que parte del reposo con MRUV recorre 36m en el quinto segundo de su movimiento. Deter- mine la distancia recorrida en el 2do segundo. a) 12 m b) 14 m c) 18 m d) 30 m e) 28 m Capítulo www.trilce.edu.pe138 30 11. Un auto corre una pista horizontal con MRUV, expe- rimentando una aceleración de módulo 2m/s2, des- pués de 5s de pasar por un punto "P" posee una rapi- dez de 72km/h. ¿Qué rapidez tenia el auto cuando le falta 9m para llegar al punto "P"? a) 4 m/s b) 5 m/s c) 6 m/s d) 8 m/s e) 10 m/s 12. Un móvil parte del reposo con aceleración constante de módulo 6m/s2, para luego de "t" segundos man- tener su velocidad constante durante 5s; luego frena con una desaceleración de módulo 3m/s2 hasta dete- nerse. Si estuvo en movimiento 20s, calcule el tiempo "t". a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 13. Un móvil parte del reposo al inicio de la primera cua- dra de una calle e incrementa su velocidad a razón de 2m/s, en cada segundo, en la segunda cuadra mantie- ne su velocidad constante; y en la tercera cuadra des- acelera a razón de 2m/s2. Determine el tiempo trans- currido para recorrer las tres cuadras mencionadas. Considere que cada cuadra mide 100m de longitud, desprecie el espacio entre cuadra y cuadra. a) 15 s b) 20 s c) 25 s d) 30 s e) 35 s 14. El chofer de un auto puede frenar a fondo y hacer desacelerar su auto a razón de 10m/s2. Cuando el auto va a 108km/h cruza un peatón. ¿A qué distancia mínima debever el peatón para que no lo atropelle si el tiempo de reacción del chofer es 1,2s. a) 72 m b) 75 m c) 81 m d) 90 m e) 100 m 15. César, Karina y Nil parten simultáneamente de un mismo punto, en la misma dirección, César y Kari- na con velocidades constantes de módulos 50m/s y 80m/s respectivamente y Nil del reposo con una ace- leración de módulo 13m/s2. ¿Al cabo de que tiempo César y Karina se encontraron equidistantes de Nil? a) 10 s b) 15 s c) 20 s d) 30 s e) 40 s Tarea domiciliaria 01. Un móvil que tiene MRUV inicia su movimiento, des- de el reposo, con aceleración 4 i(m/s2). Determinar la distancia que recorre en el quinto segundo de su movimiento? a) 18m b) 29m c) 30m d) 12m e) 24m 02. Un automóvil frena de tal manera que disminuye su rapidez uniformemente hasta detenerse. Si en el últi- mo segundo de su movimiento recorrió 8m, determi- nar el valor de su aceleración. a) 4m/s2 b) 8m/s2 c) 16m/s2 d) 20m/s2 e) 24m/s2 03. Dos autos separados 100m sobre el eje x parten del reposo en el mismo instante y en la misma dirección, el primero con aceleración 5i (m/s2) y el otro con aceleración 7i (m/s2). ¿Al cabo de cuánto tiempo el más veloz alcanza al más lento? El primero está a la derecha y el segundo a la izquierda del origen de co- ordenadas. a) 10s b) 20s c) 30s d) 8s e) 5s 04. En la figura determine el tiempo de choque; si ambos parten del reposo. d=192m a1=2m/s 2 a2=4m/s 2 a) 4s b) 6s c) 8s d) 7s e) 5s 05. Dos trenes de 200m y 400m de longitud avanzan en vías paralelas y sentidos opuestos cuando sus veloci- dades son 12 y 18m/s y sus aceleraciones constantes son iguales en valor a 3m/s2. Hallar el tiempo que demoran los trenes en cruzarse complemente. a) 10s b) 12s c) 6s d) 18s e) 24s 06. Un móvil que tiene MRUV, se mueve en el eje "x", pasa por el punto A con velocidad 40i (m/s), pero 50 segundos después su velocidad es 60i (m/s). Sa- biendo que el móvil parte del reposo, ¿qué distancia recorre desde el punto de partida hasta el punto A? a) 1km b) 2km c) 3km d) 4km e) 5km Física Central 6198-100 5º año de secundaria139 07. Un automóvil que tiene MRUV, se mueve en el eje "x" con aceleración 2i(m/s)2 , después de 5s de pasar por un punto "P" posee una velocidad 20i (m/s). ¿Qué velocidad tenía el auto cuando le faltaban 9m para llegar al punto P? a) 5i(m/s) b) 2i(m/s) c) 3i(m/s) d) 4i(m/s) e) 8i(m/s) 08. Un ciclista que tiene MRUV inicia su movimiento con velocidad 2i(m/s), emplea 2 segundos en recorrer 12m. ¿Qué distancia recorre el ciclista en el tercer se- gundo? a) 8m b) 9m c) 30m d) 12m e) 24m 09. Un automóvil que tiene M.R.U.V. disminuye su rapi- dez a razón de 4m/s cada 2s. ¿Cuántos metros reco- rrió en el último segundo de su movimiento? a) 1m b) 2m c) 3m d) 4m e) 5m 10. Un móvil que tiene MRUV inicia su movimiento, des- de el reposo, tal que su rapidez aumenta a razón de 10m/s cada 5 segundos. ¿Qué distancia recorre en el primer minuto de su movimiento? a) 1,6km b) 2,6km c) 3,6km d) 4,6km e) 1,9km 11. Un cuerpo parte del reposo con M.R.U.V, y avanza 54m en los 6 primeros segundos. ¿Cuántos metros avanza en los 4 segundos siguientes? a) 81m b) 92m c) 73m d) 96m e) 85m 12. Se abandona una esfera desde lo alto de un plano inclinado. Si en los primeros cuatro segundos recorre 64m, ¿qué distancia recorrió en el tercer segundo? a) 5m b) 12m c) 20m d) 25m e) 28m 13. Un móvil recorre 20m en el 5to segundo de su movi- miento y 32m en el 8vo segundo. Hallar el valor de la velocidad con la que inicia su movimiento. a) 0,5m/s b) 1m/s c) 1,5m/s d) 2m/s e) 2,5m/s 14. Dos automóviles se encuentran separados 200m y parten al encuentro desde el reposo con aceleracio- nes constantes de módulos 9 y 7m/s2. ¿Después de qué tiempo se producirá dicho encuentro? a) 4s b) 5s c) 6s d) 8s e) 10s 15. ¿Con qué rapidez el avión llega hasta la pista de ate- rrizaje, si en 20s de frenado, el avión se detiene reco- rriendo 100m? a) 10m/s b) 8m/s c) 12m/s d) 6m/s e) 14m/s Capítulo www.trilce.edu.pe140 30 31 Repaso 01. En un panel de energía solar se absorbe por 12h de funcionamiento 100 J/m2. ¿Cuántos fotones de lon- gitud de onda 3000A o se absorbe en 6 horas si el área total es 5m2? a) 5,1 # 1019 b) 3,8 # 1020 c) 5,2 # 1021 d) 8.3 # 1019 e) 7,9 # 1020 02. Un electrón es acelerado contra el ánodo de un apa- rato de rayos X con una diferencia de potencial igual a 1,125 # 105 V. ¿Cuál será su velocidad de impacto y la máxima frecuencia del fotón emergente?. (Considere que: e = 1,6 # 10-19C; 10h Js 3 2 33= # - y me = 9 # 10–31kg) a) 2,0 # 108 m/s y 2,7 # 1019Hz b) 2,5 # 108 m/s y 3,0 # 1019Hz c) 3,0 # 108 m/s y 2,7 # 1019Hz d) 3,5 # 107 m/s y 2,7 # 1018Hz e) 1,0 # 109 m/s y 2,8 # 1018Hz 03. Una superficie metálica al ser irradiada con un haz monocromático de 3100A o emite fotoelectrones con una energía cinética máxima de 2 eV. Si la longitud de onda de la radiación incidente se reduce a la mi- tad, determine la energía cinética máxima de los fo- toelectrones emitidos (en eV) a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 9 04. Un ciclista tarda en llegar de una ciudad a otra 5h, viajando con rapidez constante. De regreso aumen- ta su rapidez en 5 km/h tardando una hora menos en llegar. Calcular la distancia total recorrida por el ciclista. a) 100 km b) 150 km c) 200 km d) 300 km e) 240 km 05. Un móvil con MRUV recorrió 132 m en 6 s con una aceleración de módulo 4 m/s2. Determine cuál fue su rapidez inicial. a) 6 m/s b) 8 m/s c) 10 m/s d) 12 m/s e) 15 m/s 06. El movimiento rectilíneo de dos partículas A y B vie- ne dado, respectivamente por las siguientes ecuacio- nes: xA = – 16 + 4t, xB = 80 – 2t; donde x se expresa en metros y t en segundos. Hallar en qué instante la distancia entre las partículas es 30 metros. a) 11 s; 16 s b) 11 s; 10 s c) 11 s; 21 s d) 11 s; 17 s e) 11 s; 23 s 07. Si en el instante mostrado se enciende la vela. ¿Qué rapidez posee el extremo de la sombra en la pared si la vela se consume a razón constante de 2 cm/s? 20cm 50cm Muro Pared a) 2 cm/s b) 3 cm/s c) 4 cm/s d) 5 cm/s e) 6 cm/s 08. Un motociclista experimenta un MRUV. Si durante el tercer segundo de su movimiento, recorre 24 m. De- termine su rapidez inicial, si luego de 4 s su rapidez es 30 m/s. a) 6 m/s b) 8 m/s c) 10 m/s d) 12 m/s e) 14 m/s 09. Un auto experimenta un MRUV, al pasar por un pun- to "P" tiene una rapidez de 5 m/s, si 25 m más ade- lante su rapidez es de 20 m/s. ¿Qué distancia recorre luego de 4 s de pasar por "P"? a) 20 m b) 30 m c) 50 m d) 80 m e) 100 m 10. Un cuerpo alcanzó una altura máxima de 125 m en un lanzamiento vertical. Determine con que rapidez fue lanzado desde tierra y cuanto tiempo permaneció en el aire. (g = 10m/s2) a) 20 m/s; 4 s b) 40 m/s; 8 s c) 50 m/s; 10 s d) 60 m/s; 12 s e) 70 m/s; 10 s Física Central 6198-100 5º año de secundaria141 Tarea domiciliaria 01. Un pájaro se mueve con velocidad de 30i (m/s) detrás de un tren de 200 metros de largo que se desplaza con velocidad 20 i m/s. ¿Cuántos segundos demora el pájaro en adelantar completamente al tren? a) 2 s b) 20 s c) 10 s d) 50 s e) 40 s 02. Dos móviles A y B salen de un mismo punto en direc- ciones perpendiculares con velocidades de 5 i (m/s) y 12i (m/s). ¿Cuántos metros estarán separados luego de 10 segundos? a) 50 m b) 120 m c) 130 m d) 500 m e) 400 m 03. Un automóvil corre a razón de 108 km/h y frena de tal modo que se logra detener por completo en 6 s. ¿Cuál es el módulo de su desaceleración en m/s2? a) 5 b) 10 c) 20 d) 0,5 e) 0,1 04. Una partícula que parte del reposo recorre 30 m du- rante los 2 primeros segundos. ¿Cuánto recorrerá en los 2 s siguientes? a) 90 m b) 40 m c) 45 m d) 70 m e) 60 m 05. Desde una altura "H" es lanzado un objeto verticalmente hacia abajo con una rapidez de 5 m/s, llegando al piso con una rapidez de 15 m/s. Hallar "H". (g = 10m/s2) a) 5 m b) 7 m c) 8 m d) 10 m e) 15 m 06. En el instante indicado "A" se suelta y "B" se lanza con una rapidez de 20 m/s. Hallar "x" si chocan cuando "A" llegaal piso. (g = 10m/s2) A B 125m x a) 50 m b) 80 m c) 100 m d) 120 m e) 150 m 07. Desde un globo que sube a rapidez constante de 15 m/s se lanza hacia arriba un objeto con una rapidez de 5 m/s, llegando a tierra en 5 s. ¿A qué altura se encontraba el globo cuando se lanzó el objeto?. (g = 10m/s2) a) 20 m b) 25 m c) 30 m d) 35 m e) 40 m 08. Desde un globo que sube a rapidez constante de 20 m/s, se suelta una piedra, llegando a tierra a razón de 70 m/s, hallar el tiempo empleado. (g = 10m/s2) a) 7 s b) 4 s c) 5 s d) 8 s e) 9 s 09. Una partícula es lanzada horizontalmente con una rapidez de 40 m/s. Determinar la rapidez de dicha partícula después de 3s. (g = 10m/s2) a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s 10. En el mismo instante en que "A" se suelta, desde 20 m más arriba "B" es lanzado verticalmente hacia a abajo con una rapidez de 5 m/s, luego de qué tiempo "B" alcanza a "A". (g=10m/s2) a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 11. Un proyectil se lanza con una rapidez de 100 m/s. Hallar el valor de la velocidad con la que impacta en la pared. (g = 10m/s2) 100m/s 53° 120m a) 60 m/s b) 80 m/s c) 60 2 m/s d) 80 2 m/s e) 120 m/s 12. Determinar el tiempo que demora la esfera en impac- tar en el punto "B". 45º A 100m B /m s20 2 a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 13. Un cuerpo se suelta desde una altura de 100 m, luego de qué tiempo estará a una altura de 80 m. (g = 10m/s2) a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s Capítulo www.trilce.edu.pe142 31 32 Movimiento vertical de caída li-bre Problemas resueltos 01. Una pelota lanzada verticalmente hacia arriba con rapidez V1, alcanza una altura máxima h1. Si la rapidez de lanzamiento de la pelota se duplica, la altura máxima que alcanza es: H V=0 V 1º H g V 2 2 = & g V H2 2 = 2º Luego si se lanza con 2V: ' ( )H g V g V 2 2 2 42 2= = ' 2 ( )H g V H2 2 2 = # = H' = 4H Resolución 02. Desde el suelo se lanza hacia arriba una pelota con una rapidez inicial de 25m/s, en ese mismo instante se deja caer una pelota desde la azotea de un edificio de 15m de altura. ¿Al cabo de cuánto tiempo las dos pelotas estarán a la misma altura? A B H 15 t t 25 V0=0 H V t g t 2 1 0 2!= # A) 15 - H = 5t2 B) H = 25t - 5t2 & 15 = 25t t = 0,6 s Resolución Física Central 6198-100 5º año de secundaria143 03. Un objeto cae libremente desde una altura de 45,0m. En ese mismo instante un joven, que se encuentra a 18m de la vertical de la caída del objeto, moviéndose a rapidez constante, logra atrapar el objeto justo antes de que toque el suelo. La rapidez v del joven y el tiempo t transcurrido son: A B 18 t t 45 V Vo=0 a) H g t 2 1 2= # 45 = 5t2 t = 3s b) d = v . t /V m s 3 18 6= = Resolución Práctica 01. Un cuerpo se deja caer desde cierta altura llegando al piso en 4s. ¿Con qué rapidez llego al piso? y de qué altura fue abandonado en caída libre. (g=10m/s2). a) 20 m/s; 40 m b) 30 m/s; 80 m c) 40 m/s; 120 m d) 40 m/s; 80 m e) 50 m/s; 75 m 02. Un globo aerostático sube con una rapidez constante de 10 m/s, cuando se encontraba a cierta altura del piso, desde el globo se suelta una piedra llegando al piso a los 6 s. Calcular a qué altura se encontraba el globo en dicho instante. (g=10m/s2). a) 60 m b) 80 m c) 120 m d) 125 m e) 180 m 03. Un cuerpo es dejado caer desde una altura 180 m con respecto al piso. ¿Qué rapidez tendrá dos segun- dos antes de impactar en el piso? (g=10m/s2). a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 60 m/s 04. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba con una rapidez de 20 m/s, luego de qué tiempo su rapi- dez será de 80 m/s. (g=10m/s2). a) 2 s b) 4 s c) 6 s d) 8 s e) 10 s 05. Se lanza un objeto verticalmente hacia arriba con una rapidez "V", si a los 5 s está descendiendo con 20 m/s. Hallar: "V". (g=10m/s2). a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s 06. Un cuerpo se lanza hacia arriba desde una altura de 100 m con una rapidez de 40 m/s. ¿Qué tiempo de- mora en llegar a tierra (g=10m/s2). a) 4 s b) 6 s c) 7 s d) 10 s e) 20 s 07. Un árbitro de fútbol lanza una moneda hacia arriba con rapidez "V" la cual toca el césped con rapidez de 2V, considerando que la mano del árbitro lanzó la moneda a 1,2 m sobre el césped, halle "V" en m/s. (g=10m/s2). a) 3 b) 2 2 c) 3 2 d) 2 3 e) 5 08. Dos cuerpos C y K se colocan en la misma vertical. El cuerpo "C" se lanza hacia arriba con una rapidez de 60 m/s y en el mismo instante "k" se deja caer. ¿Desde qué altura "x" tendrá que dejarse caer "k", para que ambos se encuentren en la máxima altura alcanzada por "c"? a) 450 m b) 60 m c) 320 m d) 360 m e) 210 m 09. Desde que altura deberá soltarse un objeto para que en el segundo segundo de su caída recorra la octava parte de su recorrido total. (g=10m/s2). a) 100 m b) 120 m c) 150 m d) 160 m e) 240 m 10. Un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba con una rapidez de 80m/s. Calcule el tiempo que se demora en el aire y la altura máxima alcanzada? (g=10m/s2). a) 8 s; 80 m b) 10 s; 120 m c) 12 s; 200 m d) 16 s; 320 m e) 20 s; 400 m 11. Desde lo alto de un edificio se suelta un cuerpo que tarda 4s en llegar a tierra. Determinar el valor de la velocidad la mitad de su recorrido. (g=10m/s2). a) 20 m/s b) 20 2 m/s c) 30 m/s d) 30 3 m/s e) 30 2 m/s Capítulo www.trilce.edu.pe144 32 12. Del techo de un ascensor de 2,5 m de altura que sube con rapidez constante de 8 m/s, se desprende un cla- vo. Determinar el tiempo que tarda el clavo en chocar con el piso del ascensor. (g=10m/s2). a) s 2 1 b) s 3 1 c) s 2 2 d) s 3 3 e) s2 13. De un globo aerostático que se está elevando con ra- pidez constante "V". Se lanza una bolita hacia arriba desde el globo con una velocidad de 3 m/s respecto al globo. El tiempo que demora la bolita para volver al globo es (g=10m/s2). a) 0,3 s b) 0,5 s c) 0,6 s d) 0,7 s e) 0,9 s 14. Desde una altura de 4 m es lanzada una pelota, si re- bota elásticamente hasta una altura de 5 m en forma vertical. ¿Cuál fue el valor la velocidad de lanzamien- to? (g=10m/s2). a) 2 m/s b) 2 2 m/s c) 2 5 m/s d) 5 m/s e) 3 m/s 15. Desde una altura de 112,5 m se deja caer una pelota la cual al llegar al suelo rebota con una rapidez igual a los 7 2 de la rapidez con que llegó. ¿Qué altura alcan- zará en el rebote? a) 8 m b) 9 m c) 10 m d) 11 m e) 12 m Tarea domiciliaria 01. Se lanza un objeto verticalmente hacia arriba con una rapidez de 60 m/s. ¿Después de cuánto tiempo se encontrará a 100 m por segunda vez? (g = 10m/s2) a) 2 s b) 4 s c) 6 s d) 8 s e) 10 s 02. Se deja caer un objeto desde lo alto de un edificio de tal modo que cuando se encuentra a la mitad de la altura han transcurrido s2 2 . ¿Qué altura tiene el edificio? (g = 10m/s2) a) 20 m b) 50 m c) 80 m d) 100 m e) 120 m 03. Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba obser- vándose que su rapidez se reduce a la mitad después de 3 s. Hallar la máxima altura que alcanza la pelota. (g = 10m/s2) a) 45 m b) 80 m c) 125 m d) 180 m e) 245 m 04. En cierto planeta se suelta un bloque metálico desde una altura de 100 m. Si dicha caída se efectuó en un tiempo de 5 s, calcular el valor de la aceleración de la gravedad en el planeta mencionado. a) 4 m/s2 b) 8 m/s2 c) 12 m/s2 d) 16 m/s2 e) 20 m/s2 05. En el planeta "A" un objeto, soltado desde una al- tura de 10 m, demora 1 s en llegar al piso, mientras que en planeta "B" el mismo objeto se suelta desde 20 m y se demora 4 s. ¿En qué relación se encuentran los valores de las dos aceleraciones de la gravedad? a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 8 06. Del gráfico mostrado, determinar el valor de "h". (g = 10m/s2) h 20m/s 60m/s a) 160 m b) 180 m c) 200 m d) 240 m e) 360 m 07. Se muestra el lanzamiento vertical de una esfera en el punto A con rapidez V0= 30m/s. Determinar la rapi- dez de la esfera cuando pasa por el punto B. (g= 10 m/s2). A B V0=30m/s 40m a) 10 m/s b) 12 m/s c) 14 m/s d) 16 m/s e) 18 m/s Física Central 6198-100 5º año de secundaria145 08. Una partícula lanzada hacia arriba demora2 segun- dos en regresar al punto de lanzamiento. Determine la altura máxima que alcanza el cuerpo (g=10m/s2) a) 10m b) 15m c) 5m d) 20m e) 25m 09. Se muestra el lanzamiento vertical de dos esferas simultáneamente con rapideces de VA = 80m/s y VB= 30m/s ¿Después de cuántos segundos las esfe- ras se encuentran a la misma altura? (g=10m/s2). a) 1 s VA VB 100m b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 10. Se muestra el lanzamiento vertical de dos esferas simultáneamente con rapideces de VA=70m/s y VB=30m/s. ¿Después de cuántos segundos las esfe- ras se encuentran a la misma altura? (g= 10m/s2). VA VB 160m a) 1 s b) 2 s c) 3 s d) 4 s e) 5 s 11. Se muestra el lanzamiento vertical de dos esferas con rapideces de VA = 100m/s y VB = 100m/s. El móvil B es lanzado 6 segundos después que el móvil A. ¿Des- pués de cuántos segundos del lanzamiento de B, las esferas se encuentran a la misma altura? (g = 10m/s2) A B VA VB N.R. a) 12 s b) 13 s c) 14 s d) 7 s e) 8 s 12. Se muestra el lanzamiento vertical de una esfera en el punto A con rapidez V0=20m/s. Determinar la rapi- dez de la esfera cuando pasa por el punto B. (g=10m/s2) A B V0=20m/s 15m a) 10 m/s b) 12 m/s c) 14 m/s d) 16 m/s e) 18 m/s 13. Se muestra el lanzamiento de una partícula, con rapi- dez V=20 m/s desde una altura h= 300 m. ¿Después de cuántos segundos llegará a la superficie terrestre? (g=10 m/s2). h A a) 6 s b) 8 s c) 10 s d) 12 s e) 14 s 14. En cierto planeta una partícula en caída libre duplica su rapidez luego de recorrer 30 m en 2 segundos. Determine la aceleración de la gravedad (en m/s2). a) 5 j 30m V 2V b) -5 j c) 15 j d) -15 j e) -10 j 15. Se muestra el lanzamiento vertical de una esfera con rapidez V0 = 40m/s. ¿Después de cuántos segundos la esfera llegará al piso? (g= 10m/s2). a) 12 s V0 100m b) 8 s c) 9 s d) 10 s e) 11 s Capítulo www.trilce.edu.pe146 32 Problemas resueltos 01. La figura muestra un proyectil disparado con una rapidez (V0) de 30 2 m/s, el cual impacta en P después de 10 s. Determinar la Tanq (asumir g = 10 m/s2) 45º q V0 P x y 45º q 30 30 30 2 t=10 Eje x: x = 30 # 10 = 300 m Eje y: y y V t gt 2 1 F o y 2 o = + - 0 30(10) 10y 2 1 100#= + #- y = 200 m Tan x y 3 2& q = = Resolución 33 34 Movimiento parabólico de caída librey Física Central 6198-100 5º año de secundaria147 02. Un proyectil es lanzado con un ángulo de inclinación de 60º, tal como se muestra en la figura. Determinar la rapi- dez mínima inicial para que el proyectil pase la barrera con una velocidad horizontal de 12 m/s. 60º V0 V = 12m/s V 60º Vy=0 12 12 12 3 & V = 24 m/s Resolución 03. Un proyectil es lanzado con una rapidez inicial de 10 m/s, que hace un ángulo de 60º con la horizontal, contra un plano inclinado 30º respecto a la horizontal, como se indica en el gráfico. Hallar el alcance R del proyectil en metro. (Considere g = 10 m/s2) 60º 30ºO V0 Horizontal R 10 t 30º 5 5 3 2k k k 3 Eje x: k t3 5= Eje y: k t t5 3 2 1 10 2= - k k k3 3 5 25 3 2 = # - k k1 3 5 3 3 10&= - = ,R k m2 3 20 6 66& = = = Resolución Capítulo www.trilce.edu.pe148 33 y 34 Práctica 01. Calcular la rapidez de la esferita a los 4s. (g=10m/s2). Vx=30m/s a) 40 m/s b) 30 m/s c) 50 m/s d) 60 m/s e) 20 m/s 02. Un objeto se lanza desde el piso con una rapidez de 40 2 m/s y ángulo de 45º. Calcular el valor de su velocidad a los 7s de lanzamiento. (g=10m/s2). a) 10 m/s b) 30 m/s c) 50 m/s d) 40 m/s e) 50 2 m/s 03. Calcular la rapidez de lanzamiento Vo si la altura máxima es 45m. (g=10m/s2). 45º V0 a) 40 m/s b) 30 m/s c) 50 m/s d) 20 m/s e) 30 2 m/s 04. Calcular la rapidez horizontal "V". (g=10m/s2). V 80m 80m a) 20 m/s b) 10 m/s c) 5 m/s d) 40 m/s e) 16 m/s 05. Determinar la altura "H", si: V=10m/s. (g=10m/s2). V=10m/s 50m H a) 150 m b) 125 m c) 80 m d) 50 m e) 45 m 06. Una partícula se lanza desde el piso en forma oblicua con una velocidad de 40m/s. Calcular el máximo al- cance horizontal. (g=10m/s2). a) 80 m b) 100 m c) 120 m d) 160 m e) 200 m 07. Se lanza una piedra formando un ángulo con la hori- zontal, si su rapidez es 50m/s y alcanza una distancia de 125m. Hallar el ángulo de lanzamiento. (g=10m/s2). a) 30º b) 53º c) 37º d) 45º e) 15º 08. La partícula se arroja horizontalmente en "A" con 20 m/s y cae a 20 m de la base del plano inclinado. Halle: "H", en metros. (g=10m/s2). 20m g 20m/s H 45º A a) 5 m b) 10 m c) 15 m d) 20 m e) 25 m 09. Encontrar "x". (g=10m/s2) Vx=20m/s. Vx x 180m a) 60 m b) 90 m c) 120 m d) 150 m e) 180 m 10. Calcular a qué distancia del punto de lanzamiento so- bre el plano inclinado caerá el proyectil. Vo=50m/s. (g=10m/s2). 16º V0 37º a) 105 m b) 52,5 m c) 255 m d) 131,25 m e) 125,5 m Física Central 6198-100 5º año de secundaria149 11. Determinar la rapidez "Vo" necesaria con que debe lanzarse el proyectil para que llegue al edificio opues- to. (g=10m/s2). 20m 200m V0 100m a) 20 m/s b) 80 m/s c) 10 m/s d) 30 m/s e) 50 m/s 12. Desde un avión cuya rapidez es de 270 km/h se suel- ta un cuerpo de 10 kg. Si el avión vuela horizontal- mente a una altura de 1000 m. Calcular la rapidez del cuerpo cuando se encuentra a 500 m de altura. (g=10m/s2) a) 50 m/s b) 125 m/s c) 135 m/s d) 100 m/s e) 150 m/s 13. Si la altura máxima del proyectil mostrado en la fi- gura es 12,8 m. ¿Qué tiempo tarda en ir de A a B? (g=10m/s2). 37º A B 15m/s Hmáx a) 2,5 s b) 0,9 s c) 1,6 s d) 0,7 s e) 0,5 s 14. Si un proyectil es lanzado de A y llega a B en 4s, determine el ángulo de lanzamiento "". (g=10m/s2). 53º B 100m 120m qA a) 30º b) 37º/2 c) 45º d) 53º/2 e) 60º 15. Los proyectiles se lanzan simultáneamente y colisio- nan en "P". Calcular la distancia entre A y B. (g=10m/s2) 53º 45º P 50m/s A B H=80m a) 140 m b) 160 m c) 240 m d) 320 m e) 280 m Capítulo www.trilce.edu.pe150 33 y 34 Tarea domiciliaria 01. Una esfera se lanza horizontalmente. ¿Qué altura a descendido durante los tres primeros segundos? (g = 10m/s2) a) 15 m b) 25 m c) 20 m d) 45 m e) 50 m 02. Una piedra se lanza horizontalmente de una altura de 80 m. Tal como se indica V = 10 m/s. Hallar: x (g = 10m/s2) V x a) 10 m b) 20 m c) 40 m d) 50 m e) 80 m 03. Un avión que vuela horizontalmente a 500 m de al- tura con una rapidez de 30 m/s, faltando 250 m para pasar por la vertical levantada sobre un blanco ene- migo, suelta un proyectil. Este caerá a: (g = 10m/s2) a) 200 m del blanco b) 100 m del blanco c) 50 m del blanco d) 300 m del blanco e) en el blanco 04. Desde el borde de una mesa se lanza horizontalmente una moneda con una rapidez de 30 m/s. ¿Qué rapi- dez tendrá luego de 4 s? (g = 10m/s2) a) 30 m/s b) 40 m/s c) 50 m/s d) 70 m/s e) 10 m/s 05. Desde una torre se lanza horizontalmente una partí- cula con una rapidez de 10m/s. ¿Qué tiempo después su rapidez se duplica? (g = 10m/s2) a) 1 s b) s3 c) 2 s d) s2 3 e) 3 s 06. Desde la superficie se lanza una pelota con una rapi- dez de 60 m/s formando 53º con la horizontal. Hallar la altura que logra alcanzar 3 s después de lanzarlo. (g = 10m/s2) a) 54 m b) 66 m c) 78 m d) 81 m e) 99 m 07. Desde la superficie terrestre se lanza un proyectil con una rapidez de 50 m/s formando 53º con la horizon- tal. Después de qué tiempo su velocidad estará for- mando 45º con la horizontal. (g = 10m/s2) a) 1 s b) 0,5 s c) 2 s d) 2,5 s e) 4 s 08. En el problema anterior, determínese su desplaza- miento horizontal para dicho intervalo de tiempo. a) 15 m b) 30 m c) 40 m d) 45 m e) 50 m 09. Desde una ventana se lanza un proyectil con una ve- locidad de 20 m/s formando 37º con la horizontal. ¿Qué rapidez tendrá el proyectil dos segundos des- pués? (g = 10m/s2) a) 8 m/s b) 8 5 m/s c) 16 m/s d) 16 5 m/s e) 24 m/s 10. A 30 m de la base de un edificio se lanza un proyectil a qué altura de la base impactará. Si el proyectil fue lanzado con 25 m/s. (g = 10m/s2) 53º a) 10 m b) 15 m c) 20 m d) 30 m e) 40 m 11. Una piedra se lanza de un edificio a otro con una rapidez de 10 m/s, si lograimpactar formando 45º con la horizon- tal. Hallar la separación entre los edificios. (g = 10m/s2) V 37º a) 8,4 m b) 11,2 m c) 14,6 m d) 16,1 m e) 6,4 m 12. ¿Con qué ángulo se debe lanzar un proyectil para que su alcance sea la mitad de su alcance máximo? a) 15º b) 22,5º c) 116º d) 26,5º e) 30º 13. ¿Con qué ángulo se debe lanzar un proyectil para que su alcance sea el triple de su altura máxima? a) 37º b) 30º c) 53º d) 60º e) 45º 14. Dos proyectiles se lanzan con la misma rapidez, V = 20 m/s. Hallar: a + b 75º 15º 5m ba a) 15 m b) 20 m c) 30 m d) 35 m e) 40 m Física Central 6198-100 5º año de secundaria151 35 Movimiento circular uniforme 01. Un insecto recorre el borde de una tapa circular con una rapidez de 0,5 cm/s. ¿Qué longitud bordeara al cabo de 9 s? a) 3 cm b) 3,5 cm c) 4 cm d) 5 cm e) 4,5 cm 02. Del problema anterior. ¿Qué ángulo central barrerá en dicho tiempo, si su rapidez es de 18 ≠ rad/s? a) 30º b) 45º c) 60º d) 74º e) 90º 03. Una partícula con movimiento circular uniforme gira alrededor de un punto fijo con una rapidez de 4 ≠ m/s, la distancia del punto a la trayectoria de la partícula es de 5 cm. ¿Cuál será su rapidez en rad/s? a) 3p b) 4p c) 5p d) 7p e) 9p 04. Determinar la aceleración centrípeta de un cuerpo que gira en forma circular a razón de 2m/s y un radio de 25cm. a) 6 m/s2 b) 8 c) 14 d) 16 e) 20 05. La rapidez lineal y angular valen 3 2≠ m/s y 6 rad/s res- pectivamente, para una partícula con M.C.U. ¿Cuál será su aceleración normal? a) 2p m/s2 b) 3p m/s2 c) 4p m/s2 d) 5p m/s2 e) 6p m/s2 06. Determine el periodo de rotación de un cuerpo con M.C.U. y rapidez de 3p rad/s. a) 1/3 s b) 2/3 s c) 1 s d) 4/3 s e) 5/3 s 07. Una partícula de 5 vueltas en 0,2s. ¿Qué frecuencia posee? a) 15 Hz b) 20 Hz c) 25 Hz d) 30 Hz e) 35 Hz 08. Determine la rapidez angular del minutero de un reloj mecánico. a) p/120 rad/s b) p/1800 rad/s c) p/3600 rad/s d) p/7200 rad/s e) p/9000 rad/s 09. Un disco gira a razón de 45 RPM y tiene un radio de 15 cm. Determinar la rapidez tangencial de un punto que se encuentra a 9 cm del borde en cm/s. a) 6p b) 9p c) 12p d) 15p e) 18p 10. Un cilindro de 20 cm de radio gira entorno a su eje con una frecuencia de 75 RPM. ¿Cuál es la rapidez tangencial de los puntos de su superficie? a) 0,1p m/s b) 0,2 p m/s c) 0,3p m/s d) 0,4p m/s e) 0,5p m/s 11. Determine la rapidez tangencial del punto A según el gráfico, si: w = 3 3 ≠ rad/s; VB = 3V a) V w A BO r2r/3 b) 2 V c) 3 V d) 4 V e) 5 V 12. Del gráfico mostrado, la rapidez angular del punto "B" es: a) w A B r3rWb) 2w c) 3w d) 4w e) 5w 13. Si las partículas mostradas parten simultáneamente con velocidades angulares constantes, determine al cabo de qué tiempo se encontrarán: a) 1,2 s /rad s 3 ≠/rad s 2 ≠ b) 1,8 s c) 2,4 s d) 2,8 s e) 3,2 s 14. Determine la rapidez angular de la partícula si emplea 5 segundos para viajar de "A" hasta "B". a) 5 ≠ rad/s A B 30º O b) 2 5 ≠ rad/s c) 5 5 ≠ rad/s d) 4 5 ≠ rad/s e) 15 2≠ rad/s 15. Un disco gira en un plano horizontal, se tiene un hue- co a cierta distancia del centro, por donde pasa un proyectil que luego al caer pasa por el mismo hueco. ¿Cuál es la rapidez angular mínima del disco para di- cho caso? g=10m/s2 a) (p/6) rad/s 53º w 15m/sb) 32(p/5) rad/s c) 5(p/6) rad/s d) p/8 rad/s e) 5(p/12) rad/s Capítulo www.trilce.edu.pe152 35 01. Un cuerpo gira 45º en 10s. Hallar su rapidez angular en rad/s. a) 4,5 b) 4,5p c) p/40 d) p/45 e) p/90 02. Una mosca está ubicada en un disco de 45 RPM a 20 cm del centro. Determinar la rapidez lineal de la mosca en m/s. a) 0,1p b) 0,2p c) 0,3p d) 0,4p e) 0,6p 03. Las cuchillas de una licuadora giran con 90 RPM. Ha- llar la rapidez tangencial de los puntos periféricos que se encuentran a 5 cm del eje de rotación en cm/s. a) 15 b) 15p c) 30 d) 30p e) 45 04. Hallar el ángulo girado por la manecilla horaria de un reloj entre 10:21 a.m. y las 11:09 a.m. a) 6º b) 12º c) 24º d) 36º e) 48º 05. Los puntos periféricos de un disco que gira con velo- cidad angular constante posee una rapidez de 20cm/s y los puntos que se encuentran a 7cm. del borde 6 cm/s. Hallar el diámetro del disco. a) 20 cm b) 25 cm c) 40 cm d) 50 cm e) 80 cm 06. Calcular el tiempo que invierte la partícula en ir del punto "A" hasta "B" si su rapidez angular es p/6 rad/s. a) 2,5 s A B 75º b) 5 s c) 7,5 s d) 10 s e) 12,5 s 07. Sabiendo que el disco mostrado gira con velocidad angular constante. ¿Cuál es el radio del disco, si se sabe que las rapideces de "A" y "B" están en razón de 2:1? a) 5 cm A B 8cm O b) 12 cm c) 16 cm d) 23 cm e) 10 cm 08. La figura muestra un péndulo cónico que gira a razón de 10 rad/s. Sabiendo que L=20cm, y q=37º. ¿Cuál es la rapidez tangencial de la masa pendular? (en m/s) a) 0,8 q L O b) 1,2 c) 5,7 d) 3,0 e) 4,2 09. Si la polea "1" gira a razón de 60 rad/s. Hallar la rapi- dez lineal del disco "3" si: r1=10 cm; r2=30cm; r3=5 cm. 1 2 3 a) 1 m/s b) 2 m/s c) 3 m/s d) 4 m/s e) 0,5 m/s 10. Una partícula con MCU describe el gráfico W–t mos- trado, halle el número de vueltas que habrá dado en 120 s. W(rad/s) t(s) 4 ≠ a) 5 b) 10 c) 15 d) 30 e) 45 11. Dos móviles que poseen rapidez constante de p rad/s y 3p rad/s parten simultáneamente del mismo punto como en el diagrama. ¿Luego de qué tiempo se en- contrarán? a) 0,1 s b) 0,2 s c) 0,3 s d) 0,4 s e) 0,5 s Tarea domiciliaria Física Central 6198-100 5º año de secundaria153 12. Si la polea "A" gira a razón de 10 rad/s. Hallar la ra- pidez angular de la polea "C". RA=20cm; RB=15cm; RC=5cm. A B C a) 10 rad/s b) 20 rad/s c) 30 rad/s d) 40 rad/s e) 50 rad/s 13. Un disco rota uniformemente alrededor de su eje los puntos 1 y 2 distan 2 y 4 cm respectivamente desde el punto "O" la razón de las aceleraciones de los puntos 2 y 1 (a2/a1) es entonces: O12 a) 1 b) 5 c) 3 d) 4 e) 2 14. Se tiene un disco de 45 RPM a 4,9 m de altura sobre un punto "P" marcado en su superficie se deja caer una piedra en el preciso instante en el cuál el disco empieza a girar, al caer dicha piedra sobre el disco. ¿A qué distancia del punto "P" lo hará? (Radio del disco 15 cm) (g= 9,8m/s2) a) 2 cm b) 2 c) 10 2 cm d) 15 2 cm e) N.A. 15. Desde un punto situado sobre una circunferencia se mueven dos partículas en el mismo sentido, saliendo simultáneamente con rapidez angular constantes de 2 rad/s y 5 rad/s. ¿Cuál debe ser el tiempo mínimo que debe transcurrir para que ambas partículas se ubiquen en los extremos de un mismo diámetro? a) p s b) 3 ≠ s c) 2 s d) 4 s e) 2 ≠ s Capítulo www.trilce.edu.pe154 35 36 Repaso 01. Un móvil con MRU, viaja con una rapidez de 72 Km/h durante 0,5 minutos. Calcular la distancia recorrida. a) 1000 m b) 100 m c) 360 m d) 600 m e) 300 m 02. Un coche recorre 6 km durante un tiempo de 5min. Hallar la rapidez con que viaja el coche. a) 10 m/s b) 15 m/s c) 20 m/s d) 25 m/s e) 40 m/s 03. Un perro se acerca a un árbol que se encuentra a 90m con una rapidez constante de 5m/s. ¿Después de qué tiempo máximo el perro se encuentra a 10m del árbol? a) 2 s b) 16 s c) 18 s d) 20 s e) 24 s 04. Desde un mismo punto parten dos móviles A y B con rapidez constante de 40 Km/h y 50 km/h respectiva- mente hacia una misma meta. El móvil “B” parte un cuarto de hora después que lo hace “A”, determinar qué distancia existe entre el punto de partida y la meta, sabiendo que ambos móviles llegan al mismo tiempo a la meta. a) 40 Km b) 10 Km c) 50 Km d) 100 Km e) 60 Km 05. Un móvil parte del reposo con M.R.U.V. y alcanza y una rapidez de 2 m/s en 4s. ¿Qué distancia recorrió en los primeros 10 s? a) 8 m b) 25 m c) 16 m d) 50 m e) 30 m 06. Un móvil parte del reposo y acelera uniformemente de tal manera que en 3 s logra recorrer 27m. Calcular la dis- tancia recorrida en el 7mo. segundo de su movimiento. a) 30 m b) 35 m c) 39 m d) 40 m e) 42 m 07. Dos móviles A y B parten simultáneamente del reposo del mismo lugar y en la misma dirección con acelera-ciones constante de 3 m/s2 y 5m/s2 respectivamente. Luego de qué tiempo estarán separados 100 m. a) 4 s b) 8 s c) 16 s d) 20 s e) 10 s 08. Un cuerpo se lanzó verticalmente hacia abajo, tal que luego de descender 80m, su rapidez fue de 50 m/s. ¿Cuál fue su rapidez al inicio del movimiento? (g=10m/s2) a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s 09. Una moneda se lanza verticalmente hacia abajo con una rapidez de 15 m/s, en caída libre. ¿Qué espacio recorre la moneda en el quinto segundo de su movimiento? (g=10m/s2) a) 20 m b) 30 m c) 50 m d) 60 m e) N.A. 10. Hallar el tiempo para que la pelota llegue al piso. (g=10m/s2) a) 9 s 40m/s 100m b) 5 s c) 10 s d) 16 s e) 20 s 11. Un proyectil se lanza con una rapidez de 10m/s en for- ma horizontal, si luego de 5s llega al piso, hallar a qué distancia de la base del edificio impactará el proyectil. V a) 5 m b) 20 m c) 25 m d) 50 m e) 70 m 12. Una piedra se lanza en forma horizontal con una rapi- dez de 20m/s. Hallar a qué distancia horizontal del pie del cerro impactará la piedra. (g=10m/s2) a) 16 m V 80m b) 36 m c) 60 m d) 64 m e) 80 m Física Central 6198-100 5º año de secundaria155 13. Desde la superficie terrestre se lanza un proyectil con una rapidez de 25 m/s forman un ángulo de 37º sobre la horizontal. Hallar su alcance horizontal. (g=10m/s2) a) 15 m b) 30 m c) 45 m d) 60 m e) 75 m 14. En el problema anterior, calcular la máxima altura al- canzada por el proyectil. (g=10 m/s2) a) 10 m b) 11 m c) 11,2 m d) 16 m e) 19 m 15. Un proyectil se lanza con una rapidez de 50 m/s. Hallar la velocidad con que impacta la pared. (g=10m/s2) 37º 200m V a) 20 m/s b) 20 5 m/s c) 50 m/s d) 04 5 m/s e) 60 m/s Tarea domiciliaria 01. Para ir de un punto a otro un coche emplea cierto tiempo, pero si triplicara su velocidad emplearía 4 s menos. Hallar qué tiempo emplea en el primer caso. a) 5 s b) 6 s c) 8 s d) 9 s e) 10 s 02. Un muchacho dispone de un minuto y medio para ir de compras a una bodega, si va a 4m/s y regresa 5m/s. ¿A qué distancia se encuentra la bodega? a) 100 m b) 90 m c) 180 m d) 200 m e) 210 m 03. Una persona se encuentra parada a 85 m de un ce- rro, si lanza un grito. ¿Después de qué tiempo escu- chará el eco? Vsonido=340 m/s a) 0,25 s b) 1 s c) 0,5 s d) 2 s e) 0,75 s 04. Dos móviles están separados 168 Km y se mueven al encuentro llegando a cruzarse al cabo de 7 horas. Calcular la rapidez del más veloz, si la rapidez del otro es 2 Km/h menos. (Los móviles realizan MRU) a) 11 Km/h b) 14 c) 13 d) 17 e) 18 05. Un auto pasa por dos puntos separados 180 m, de- moró 8s. Si por el primer punto pasa con una rapidez de 2 m/s. Determinar con qué rapidez pasa por el segundo punto (en m/s) a) 45 m/s b) 32 m/s c) 43 m/s d) 33 m/s e) 23 m/s 06. Un auto se mueve con una rapidez de 60 m/s des- acelerando constantemente, si luego de 4s su rapidez se ha reducido a 20 m/s. ¿Cuánto tiempo más debe transcurrir para lograr detenerse? a) 1 s b) 1,5 s c) 2 s d) 2,5 s e) 4 s 07. Un automóvil se desplaza con una rapidez de 60 Km/h aplica los frenos de manera que desacelera uniformemente durante 12 s hasta detenerse. ¿Qué distancia recorre en ese tiempo? a) 16 m b) 100 m c) 144 m d) 60 m e) 120 m 08. Se lanza verticalmente hacia arriba una piedra con rapidez de 20m/s. Calcular el tiempo que demora en alcanzar una rapidez de 60 m/s. (g=10m/s2) a) 6 s b) 7 s c) 8 s d) 9 s e) 10 s 09. Una pelota se lanza verticalmente hacia arriba con una rapidez “V”. Si luego de 5 s, su velocidad es 30m/s hacia arriba. ¿Cuál es el valor de “V”? (g= 10m/s2) a) 70 m/s b) 80 m/s c) 90 m/s d) 100 m/s e) N.A. 10. Se lanzó un cuerpo verticalmente hacia arriba, con una rapidez de 40 m/s. Al cabo de cuánto tiempo ten- drá una rapidez de 60 m/s. (g=10m/s2) a) 8 s b) 9 s c) 10 s d) 11 s e) 12 s 11. Un niño lanza una pelota verticalmente hacia arriba, después de 2 s impacta con el techo con una rapidez de 20 m/s. ¿Qué altura recorre la pelota hasta el im- pacto? (g = 10m/s2) a) 50 m b) 60 m c) 70 m d) 80 m e) 90 m Capítulo www.trilce.edu.pe156 36 12. El proyectil se lanza con una rapidez de 10 m/s, en di- rección horizontal, al cabo de qué tiempo el proyectil se encontrará a una mínima distancia del punto “O”. (g=10m/s2) a) 1 s V 20m O b) 2 s c) 2 s d) 3 s e) 0 s 13. Un proyectil se lanza con una rapidez de 25 m/s for- mando 53º con la horizontal. Hallar a qué altura se encuentra luego de 1 s. (g=10m/s2) a) 5 m b) 10 m c) 15 m d) 20 m e) 25 m 14. ¿Con qué rapidez impacta con el piso el proyectil, si partió horizontalmente con 30 m/s? (g=10m/s2) a) 10 m/s Vo=30m/s H=80m g b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s 15. Halle el valor de “Vo” de tal forma que la distancia “x” sea mínima. (g = 10m/s2) a) 10 m/s Vo 37º 240m x gb) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s Física Central 6198-100 5º año de secundaria157 Descomposición de vectores Fuerza Estática I Estática II Repaso Dinámica I Dinámica II Rozamiento Repaso Trabajo - Potencia Energía I Energía II Movimiento armónico simple I y II Ondas mecánicas Repaso Hidrostática Fuerza eléctrica Campo eléctrico Potencial eléctrico Corriente - resistencia Repaso Circuitos eléctricos Campos magnéticos Fuerza magnética Inducción electromagnética Física moderna MRU MRUV Repaso Movimiento vertical de caída libre Movimiento parabólico de caída libre Movimiento circular uniforme Repaso