Guia de Trabajo FIsica

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA

Física 110

Guía de trabajo N° 8

¨Primer Semestre 2009

INFORMACION IMPORTANTE:
Los contenidos de esta guía se evaluarán en el Certamen 4, el viernes 6 y viernes 19 de junio.
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE:
Esta guía es una herramienta que usted debe usar para lograr los siguientes objetivos
• Definir y aplicar losconceptos: sistema y agente externo al sistema; fuerzas conservativas y fuerzas no
conservativas.
• Definir y aplicar el concepto de variación de energía potencial de un sistema conservativo, como el trabajo
realizado por un agente externo en contra de una fuerza conservativa.
• Calcular y aplicar variación de energía potencial gravitacional y de energía potencial elástica.
• Definir calcular yaplicar, energía potencial gravitacional y energía potencial elástica, definiendo una
posición y un valor de referencia.
• Definir, calcular y aplicar el concepto de energía mecánica total.
• Aplicar el teorema de la conservación de la energía mecánica para fuerzas conservativas.
• Aplicar el teorema del cambio de la energía mecánica y el trabajo de las fuerzas no conservativas.
• Aplicarconservación de energía mecánica en el movimiento armónico simple: en particular a un sistema
masa-resorte horizontal y vertical.
• Dibujar e interpretar gráficos de energía en función de la posición.
• Aplicar conservación de energía mecánica al péndulo simple en movimiento oscilatorio.

I.

PREGUNTAS Y EJERCICIOS DEL TEXTO GUÍA:
Capítulo 7: “Energía potencial y conservación de
la energía”.Preguntas para análisis: 1, 4, 6, 9, 16, 18.
Ejercicios: 2, 4, 9, 11(*), 17, 21, 22, 26, 38. (*)
“Cenit” es el punto más alto y “nadir” el punto más
bajo.

Problemas: 39, 42, 46, 51, 55, 63.

Cap. 13: “Movimiento periódico”.
Ejercicios: 23, 24, 28.

II. PROBLEMAS ADICIONALES:
1.

En cada uno de los siguientes procesos, identifique: el sistema y el agente externo:
• Una persona recoge unlibro de masa m desde el suelo y lo coloca sobre una mesa de altura H.
• Una masa M de agua de mar se evapora, cae como lluvia y es acumulada en el embalse de una central
hidroeléctrica, a una altura H sobre el nivel del mar.
• Un cuerpo de masa m cuelga de un resorte ideal de constante k, estando el sistema en su posición de
equilibrio. Una persona estira el resorte una distancia δ respecto ala posición de equilibrio y lo suelta. El
resorte oscila.

2. En cada una de los procesos descritos en la pregunta anterior, calcule el trabajo neto hecho por el agente
externo sobre el sistema.
U [J]

3. Un cuerpo se mueve a lo largo del eje x bajo la acción de fuerzas
conservativas. La energía potencial del cuerpo U(x) varía con la
posición como se muestra en el gráfico adjunto.
a) Sila energía mecánica total del cuerpo es igual a U0, dibuje en el
mismo gráfico la curva que representa a la energía cinética del
cuerpo.
3
b) Suponga que U0 = 1,2⋅10 [J]. ¿Cuánto vale la masa de la partícula
si pasa por x = 10[m] con rapidez de 20[m/s]?

U0

0

2

4

6

8

10
x [m]

4. En el tobogán mostrado, una persona de masa m se desliza partiendo del reposo y desde unaaltura H. En la
zona curva el roce es despreciable. En la zona recta hay roce suficiente para permitir el frenado de las personas en
una distancia L.
a) Usando el teorema de la conservación de la energía mecánica,
encuentre una expresión para la velocidad de la persona en el instante
µc ≈ 0
en que pasa por un punto ubicado a una altura H / 3 sobre el nivel del
suelo.
H
L
b) Usando elteorema del cambio de la energía mecánica y el
trabajo de las fuerzas no conservativas, encuentre una expresión
µc ≠ 0
para la distancia L que recorre el cuerpo antes de detenerse, en
función de la altura inicial H y el coeficiente de roce cinético µc
5.

Dos resortes idénticos de constante elástica k y largo natural l 0 se

usan para disparar verticalmente un cuerpo de masa m que se...