Taller Fisica Iii

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PRIMER TALLER DE FÍSICA III TEMAS: • Oscilaciones libres y Movimiento periódico • Movimiento armónico simple • El sistema masa-resorte • Movimientos pendulares • Superposición de movimientos armónicos simples • Energía en el movimiento simple • Oscilaciones amortiguadas y Oscilacionesforzadas • Resonancia ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------EJERCICIOS: 1. ¿Cuál es el momento de inercia de los discos, anillos, barras…? y ¿Qué es el teorema de Steiner y como se relaciona este concepto con el M.A.S.? 2. Una partícula se mueve de tal forma que su desplazamiento está definido por medio de la expresión: ,donde la distancia se mide en centímetros y el tiempo en segundos ¿Cuál es la velocidad y aceleración de la partícula para t=1/4[s]? 3. Un objeto de 50 gramos está conectado a un resorte con una constante elástica de k=35 N/m, oscila en una superficie horizontal sin fricción y con una amplitud de 4.0 cm. a) Encuentre la velocidad del objeto cuando está a 1 cm del punto de equilibrio. b) ¿Cual essu energía potencial y cinética cuando ha transcurrido t=5T/3s? 4. Un niño compara las frecuencias del sistema masa-resorte y péndulo simple, y encuentra que sus periodos son iguales. Si los compara luego con una varilla que oscila por un extremo. ¿Cuánto tiene que incrementarse la longitud de la varilla para que los tres sistemas tengan el mismo periodo? Nota: inicialmente la longitud del pénduloes igual a la longitud de la varilla. 5. Un niño está jugando con un péndulo simple y un sistema masa-resorte con masas iguales y longitudes de amplitud iguales. ¿Cuál debe ser la longitud del resorte para que el niño observe una misma amplitud en las aceleraciones de los dos sistemas, si observó que con las masas del sistema masa-resorte la amplitud en la posición vertical era el doble que laque tenía antes en la posición horizontal? 6. Un sistema de masa-resorte con m=1kg, tiene un movimiento armónico simple y el tiempo del movimiento oscilatorio es tomado en un punto de la trayectoria seguida. a) Siendo un tiempo

t=T/2, el sistema tiene su mínima elongación. ¿Cuál es la fase inicial registrada? b) En un tiempo igual a t=T/8 ¿Cuánto es su elongación? 7. Un reloj de péndulo tiene undisco de 10cm de diámetro y masa de 0.4Kg. Rota adherido a una varilla de masa 200gr y longitud 35cm. Si compara este sistema con un péndulo simple. ¿En qué porcentaje difieren sus periodos? Nota: Tome el período del péndulo como un dato teórico. 8. Una pelota se libera desde una altura de 4 [m] haciendo una colisión perfectamente elástica con el suelo, asumiendo que no hay perdida de energía porel aire. a) Mostrar que el movimiento es periódico. b) Determinar el periodo del movimiento. c) ¿El movimiento es armónico simple? Explicar. 9. La fase inicial de una vibración armónica es igual a cero. Cuando la elongación del punto es de 0.63 [m] su velocidad es igual a 3 [m/s] y cuando la elongación es de 0.77 [m] su velocidad es 2 [m/s]. Encontrar la ecuación que determina el movimiento. 10.Una masa está unida a un resorte de contante k, la amplitud de vibración es A. A continuación el resorte se reemplaza por uno con una constante de 4k de tal manera que vibre con la misma amplitud de vibración. Compare sus periodos y frecuencias de oscilación. 11. Una partícula de masa m se desliza hacia atrás y hacia adelante entre dos planos inclinados, sin fricción. a) haga el diagrama de cuerpolibre para la masa m. b) encuentra la ecuación diferencial del movimiento. c) Encuentre el periodo del movimiento en términos de g, y h. d) ¿Qué tipo de movimiento hace la partícula? (ver figura) 12. Dos masas están unidas a los extremos horizontales de un disco uniforme de masa M y diámetro l, el disco puede girar es su parte superior. Para pequeñas oscilaciones, ¿Cuál es la relación de los...