1º BACHILLERATO. EXAMEN TEMA 11. DINÁMICA.

A continuación publico el examen del Tema 11 que hemos hecho hoy.

Curso 2012/2013  IES Javier Orbe Cano

Física y Química 1º Bachillerato . 

Examen Tema 11 Dinámica 14/5/13                        

 ALUMNO:

EJERCICIO 1

Por un plano inclinado que forma 30º con la horizontal, se lanza, HACIA ARRIBA desde el punto más bajo un bloque de 5 kg de masa, a velocidad INICIAL constante. Coeficiente de rozamiento=0,2

a.      Realiza un esquema del sistema en que aparezcan representadas todas las fuerzas que actúan sobre el bloque y calcula el valor de cada una de ellas.  (1 punto)

b.      Calcula la aceleración (vector) que sufre el bloque. (0,8 puntos)

c.      Si la velocidad que se le aportó inicialmente tuviera un valor de 10 m/s HACIA ARRIBA calcula el tiempo que tarda el bloque en detenerse en su ascenso, y el espacio que recorre sobre la rampa antes de detenerse. (0,7 puntos)

Nota: Ten en cuenta que para resolver el apartado C) debes recurrir a las ecuaciones que aprendiste en el tema 10 Cinemática.

EJERCICIO 2

Tal y como muestra la figura, el bloque m₁ de 30 kg es arrastrado sobre la superficie inclinada debido a la acción del otro peso que cuelga de la polea, de masa m₂ de 10 kg. El coeficiente de rozamiento es de 0,2.

a.      Realiza un esquema de las fuerzas que sufren los dos bloques. (0,5 puntos)

b.      Sabiendo que el bloque de 30 kg ASCIENDE por la rampa a VELOCIDAD CONSTANTE debido al arrastre que ejerce el otro bloque, calcula el ángulo de inclinación q que debe tener la rampa. Para hacer este apartado, no consideres rozamiento(1,5 puntos)

c.      Calcula la tensión que sufre la cuerda. (0,5 puntos)

EJERCICIO 3

Dos coches de 0,7 t y 0,85 t respectivamente circulan por dos calles perpendiculares entre sí, a 50 km/h y 80 km/h respectivamente. En el cruce chocan y se quedan empotrados (unidos el uno al otro).

a.      Calcula el módulo de la velocidad con que se mueve el amasijo de los dos coches tras el choque. (1,25 puntos)

b.      Ángulo respecto de la horizontal con que salen despedidos. (1,25 punt)

Nota: Esquematiza el problema y explica qué principio o principios físicos estás usando para resolverlo.

EJERCICIO 4

Un coche de 1300 kg toma una curva SIN PERALTE de 200m de radio a 90 km/h. Sabiendo que no sale despedido:

a.      Calcula la fuerza de rozamiento que tiene con el suelo. (1 punto)

b.      Calcula la velocidad con que podría haber tomado la curva si el peralte fuera de 10º y la fuerza de rozamiento fuera la misma que la del apartado a) (1,5 puntos)

Las resoluciones de los ejercicios serán razonadas. Todos los resultados llevarán sus correspondientes unidades. Se valorará positivamente la realización de esquemas, la limpieza, y las explicaciones coherentes y claras.

SOLUCIONES

EJERCICIO1
a) Debes tener en cuenta que solo hay tres fuerzas sobre el bloque. El peso, la fuerza normal, y la fuerza de rozamiento (no hay fuerza externa aplicada).
N=42,43N; P=49N; Fr=8,49N

b)  Debes proyectar el peso, y tener en cuenta que tanto la componente x del peso, como la fuerza rozamiento se oponen al ascenso del bloque por la rampa. P.sen30+Fr=m.a Se obtiene una aceleración de 6,6 m/s2

c) Considerando que la aceleración es negativa y la velocidad positiva t=1,5 s; x=7,57 m

EJERCICIO 2
a) En el bloque 1 debes dibujar peso, normal, rensión de hilo y fuerza de rozamiento. En el bloque 2 debes dibujar tensión y peso.

b) Puesto que el bloque asciende a velocidad constante, la aceleración es cero en la dirección del movimiento. Debes proyectar el peso del bloque 1, y aplicar la segunda ley de Newton. El ángulo resultante es de 19,47º

c) Para calcular la tensión se puede aislar el bloque 2. Como la aceleración sigue siendo nula, al aplicar la 2ª leu de Newton, el resultado obtenido es que la tensión es igual al peso del bloque 2. T=98N

EJERCICIO 3
Debes aplicar el principio de conservación del momento lineal por separado en los dos ejes. Si tras el choque, los dos bloques salen unidos, su velocidad y ángulo es el mismo.
Tener en cuenta que inicialmente, en el eje X, sólo se mueve el coche A (sólo él genera momento lineal en ese eje)
E inicialmente, en el eje Y, sólo se mueve el coche B (sólo él genera momento lineal en ese eje)

Eje X   ::::::::::::::::::   ma.va=(ma+mb).v.cos r
Eje Y   ::::::::::::::::::   mb.vb=(ma+mb).v.sen r

Resolviendo el sistema (las dos incógnitas son v y r, velocidad y ángulo respecto de la horizontal de la misma, después del choque). v=13,7 m/s; r=62,7º

EJERCICIO 4
a) Cuando no hay peralte, si el coche no sale disparado por la curva, es que la fuerza centrífuga se iguala a la del rozamiento. Fr=Fc=4062,5 N Puesto que Fc=m.v2/R

b) Cuando hay un peralte de 10º, hay que proyectar tanto la fuerza normal como la del rozamiento, de modo que Fc=N.sen10+Fr.cos10  (tener en cuenta que Fr es la obtenida en a)).

¿Cómo calculamos la normal? Planteando un equilibrio de fuerzas en el eje Y

N.cos10=m.g+Fr.sen10. Así veremos que N=13652 N. Volvemos a la primera ecuación, despejamos Fc=6370N y obtenemos v, porque Fc=m.v2/R.

Obtenemos v=31,3N.