SOLUCIÓN EXAMEN TEORÍA FÍSICA NS 1BI CURSO 1920

1.En un parque de atracciones hay 4 personas interesadas por la física estudiando el movimiento de los cuerpos. Uno es el taquillero, sentado en su cabina de la entrada de la atracción, otra es un visitante que se acerca en línea recta y velocidad constante a la atracción. Un tercero está situado en un autobús que está arrancando en ese instante, y el cuarto está dentro de una de las góndolas de la noria cuando esta está moviéndose.
a) Dibuja la situación en un croquis, y sitúa los sistemas de referencia en cada persona.
b) Clasifica los SR según su tipo de forma justificada.
c) ¿Podrías poner un SR en reposo absoluto para estudiar la Física del Parque de Atracciones?
 

                                                       

                              


Los sistemas de referencia (1) y (2) son inerciales, porque o están en reposo relativo, o se mueven con velocidad constante. En cambio, los sistemas (4) y (3) son no inerciales por estar sometidos a aceleración, en el autobús por estar arrancando desde el reposo, y en la noria por estar girando.

En cuanto a la cuestión ( c), no hay en el Universo un observador en reposo absoluto. Y este caso concreto, tampoco.

2. Dibuja para las dos situaciones siguientes los vectores velocidad y aceleración si los hubiera.
a. Un coche moviéndose en línea recta, de izqda a dcha, pasa su velocidad de 100 Km/h a 60 Km/h.
b. Un coche tomando una curva a 100 Km/h a velocidad constante.

3. Dada la siguiente gráfica v-t, describe lo que ocurre en cada tramo, y señala el espacio total recorrido.

  Cada tramo está definido por los puntos de la gráfica donde hay un cambio brusco. Los he marcado con una estrella. Como es una gráfica v-t, en el tramo (1) y en el tramo (3), la velocidad está cambiando su valor. En el caso de tramos (3), la velocidad disminuye hasta que se hace cero, y luego adquiere valores negativos, que se interpreta que está regresando. En el tramo (2) y tramo (4) la velocidad se mantiene, en el (2) avanzando y en el (4) regresando, de ahí su valor negativo.

4. Dada la siguiente ecuación de un movimiento circular, señala qué significa cada cantidad numérica que allí figura. Y escribe la ecuación de la velocidad en función del tiempo:

Θ=2π-0’25·t + 2t²

Cada cifra tiene un significado concreto, relacionado con una magnitud cinemática, escribimos la ecuación del movimiento y asociamos cada cantidad a la magnitud correspondiente por analogía: Θ= Θ₀ –w₀ ·t + ½ αt²

Por tanto el ángulo inicial Θ₀=2π, la velocidad angular inicial: w₀=0’25, y la aceleración angular α=4. En las unidades que correspondan, que en el enunciado no se indican.

Ahora construimos la ecuación de la velocidad angular, concretando a los valores de la pregunta. W=w₀ + αt=0’25 + 4t

5A. ¿Cuáles son los movimientos simples que hay en la naturaleza, y en qué forma se pueden diferencia?

5B. El movimiento de tiro parabólico no es un movimiento simple, ¿cómo lo podemos describir matemáticamente

Los movimientos simples que hay en la Naturaleza se diferencian entre sí según los valores de las componentes intrínsecas de la aceleración, sean cero o no. Tal como figura a modo de resumen en la siguiente tabla:

	Anormal =0	Anormal DISTINTA de cero
Atangencial =0	Movimiento rectilíneo uniforme	Movimiento circular uniforme
Atangencial DISTINTA de cero	Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado	Movimiento circular uniformemente acelerado

6. En una atracción de feria consistente en derribar unas botellas con una bola de trapo, se observa que al golpear la bola a la botella, esta se cae hacia atrás, pero la bola puede venirse hacia adelante. ¿Por qué? Explícalo apoyándote en una Ley de la Física.

Cuando la bola golpea a la botella, ejerce una fuerza que impulsa a la botella en la dirección de avance de la pelota. Por causa de la Tercera Ley de Newton, la botella empuja a la pelota con una fuerza igual que la de la pelota, pero en sentido opuesto, y por supuesto aplicada sobre la bola. Como resultado la bola empujada por la botella, retrocede hacia nosotros.

7. Define impulso mecánico y cantidad de movimiento, señala las unidades que tienen y su ecuación de magnitudes, y la relación que guardan entre ellas.

El impulso mecánico es el producto de la Fuerza aplicada sobre un objeto, por el tiempo en el que está actuando la fuerza:

Es decir, que una fuerza actuando un tiempo Δt sobre un objeto, provoca un cambio en la cantidad de movimiento del objeto.

8. Interpreta con ayuda de las fuerzas de inercia la descripción del movimiento que tiene lugar cuando una persona está montada en caballito del Tío Vivo cuyo movimiento consiste únicamente en dar vueltas en torno al eje central.

Este movimiento circular lo podemos describir desde dos puntos de vista, uno de ellos es desde el punto de vista de una persona subida a la atracción de la feria. En este caso, al estar girando, la velocidad cambia su dirección continuamente y por tanto debe de tener una aceleración que sería del tipo “normal”. En este caso, tendríamos un sistema de referencia No Inercial, al estar sujeto a una aceleración, y por tanto para este observador aparecen las fuerzas de inercia.

Para esta persona, la atracción está en reposo, y como hay una fuerza que le impulsa hacia el centro (rozamiento, atadura, … Lo que sea que le fija al Tío Vivo), debe de haber otra que la compense: la fuerza de inercia conocida como centrífuga y que es de la misma dirección que esas ligaduras, pero de sentido opuesto.

9. Explica por qué el valor de g=9’8m/s² en la Tierra, puede haber otro planeta con el mismo valor de g, a pesar de tener un tamaño la mitad que la Tierra.

Como g, a aceleración de la gravedad depende de más factores, es posible que cambiando el radio, es decir el tamaño del planeta, el valor siga siendo 9’8 m/s². Concretando: g=GM/R², siendo G una constante universal, y M la masa del planeta y R el radio del planeta. Por tanto si R disminuye, la masa debe igualmente disminuir.

Pero siempre debemos tener en cuenta que R provoca un cambio más intenso en “g” que los de M, al estar elevado al cuadrado.