P. Del Canto, M. Vargas, G. Fuster 1

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

Física 110 Guía de trabajo N° 1 Primer Semestre 2013

INFORMACION IMPORTANTE

En esta asignatura se asume que usted comprende y maneja todos los contenidos de FIS 100.

Los contenidos de esta Guía se evaluará en el Control 1, el Jueves 21 y Viernes 22 de marzo.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE:

Esta guía es una herramienta que usted debe usar para lograr los siguientes objetivos:

Recordar, calcular y aplicar los siguientes conceptos, referidos al movimiento en una dimensión: posición, cambio de posición, distancia recorrida, velocidad, rapidez y aceleración media e instantánea, utilizando componentes escalares cuando corresponda.

Recordar y aplicar las ecuaciones de MRU y MRUA en dirección horizontal y vertical.

Construir, interpretar y relacionar gráficos de x, vx, ax en función del tiempo, incluyendo aceleración variable.

PREGUNTAS Y EJERCICIOS DEL TEXTO GUÍA: CAPÍTULO 2: “Movimiento en línea recta”. Preguntas para análisis (pág. 68): P2. : 1, 3, 4, 5, 8, 12, 14. Ejercicios (pág. 69 y siguientes): Sección 2.1 : 5, 6, 8.

Sección 2.2 : 9, 10. Sección 2.3 : 12, 13, 19. Sección 2.4 : 24, 26, 31, 35, 36. Problemas (pág. 73 y siguientes): 2. : 56, 59, 65, 71.

PROBLEMAS ADICIONALES:

1. Un automóvil se acerca a una esquina con velocidad constante V0. En el instante en que se

encuentra a una distancia D de la esquina, la luz del semáforo cambia de verde a amarillo. El conductor tiene 2 opciones: frenar y detenerse antes de llegar al cruce, o seguir con la misma velocidad y pasar antes que la luz cambie a roja. Suponga que el tiempo de reacción del conductor es

Tr (desde que ve la luz, hasta que comienza a frenar), la duración de la luz amarilla es Ta y la

aceleración del auto durante el frenado es af, constante.

a) Dibuje un gráfico cualitativo de la rapidez del automóvil desde que cambia la luz (t = 0), para ambas opciones. b) Usando el gráfico anterior obtenga una expresión algebraica de la distancia recorrida entre t = 0 y un instante t cualquiera (t > 0), para ambas opciones.

c) Suponga que el conductor decide detenerse. Usando af = –9 [m/s2], Ta = 3 [s] y Tr = 0,2 [s], calcule el mínimo valor de la distancia D para que alcance a detenerse:

c1) Si V0 = 54 [Km/h]. c2) Si V0 = 90 [Km/h].

d) Suponga que el conductor decide continuar con la misma rapidez V0. El ancho de la calle que

va a cruzar es 15 metros. Calcule el máximo valor de la distancia D para que alcance a pasar.

d1) Si V0 = 54 [Km/h]. d2) Si V0 = 90 [Km/h].

Guía de trabajo 1 – Física 110 1s 2013

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2. Un objeto se mueve rectilíneamente de modo

que su aceleración ax varía con el tiempo según el

gráfico adjunto. En t = 0, la componente vx de la velocidad es V0 > 0. a) Dibuje un gráfico cualitativo de la componente vx de la velocidad de este objeto en función del tiempo. b) Si a0 = 3[m/s2] y V0 = 10[m/s], determine:

b1) Si el valor final de vx es positivo o negativo.

b2) Si el valor absoluto de vx , al final, es mayor, menor o igual que V0.

t[s]

ax

a0

0

-a0

5

3. La tortuga y la liebre deciden realizar una carrera de 182 [m]. Para no ser injusta la liebre decide que la tortuga comience 30 [min] antes que ella. La tortuga se mueve con una rapidez constante de 10 [cm/s]. La máxima rapidez que puede alcanzar la liebre es de 10 [m/s] y la consigue al cabo de 2 [s] partiendo del reposo con aceleración constante y moviéndose con esa velocidad constante el resto de la carrera. ¿Quién gana la carrera y cuánto antes llega a la meta?

4. Una pista para autos de carrera tiene un tramo semicircular de 1[km] de radio y otro recto, como se muestra en la figura. El coche piloteado por Rotkiv recorre la parte curva con una rapidez media de 240 [Km/h], y recibe la instrucción de aumentar la rapidez media en la parte recta, ya que para clasificar necesita una rapidez media de 300 [Km/h] en el circuito completo.

Use 3 para sus cálculos.

1[km]

a) ¿Con que rapidez media necesita recorrer la parte recta para clasificar? b) Si hubiera recorrido la parte recta con rapidez media de 240 [Km/h], y recibe la misma instrucción al entrar a la parte curva: ¿con que rapidez media necesita recorrer la parte curva para clasificar?

5. El gráfico mostrado representa la velocidad de un vehículo que se mueve en línea recta.

Complete las tablas siguientes con la información requerida. Asuma que en t = 0, x = –20 [m].

Instante [s]

Aceleración instantánea

[m/s2]

Intervalo

Velocidad media en

el intervalo [m/s]

Velocidad máxima en el intervalo

[m/s]

Distancia recorrida en el intervalo

[m]

Posición al final del intervalo

[m]

2,5 0 a 5[s]

10,0 5 a 15[s]

17,5 15 a 20[s]

21,0 20 a 22,5[s]

32,5 22,5 a 40[s]

10 5 20 15 30 25 40 35

t [s] 0

4

8

12

16

20

24

0

vx [m/s]