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Resumen de fórmulas de cinemática, Ejercicios de Física Matemática

Un resumen de las principales fórmulas y ecuaciones que rigen el movimiento rectilíneo uniformemente variado (mruv) y el movimiento vertical, incluyendo la caída libre. Se detallan las relaciones entre posición, velocidad y aceleración, así como fórmulas especiales para el movimiento compuesto. Además, se incluyen varios ejercicios resueltos y propuestos de nivel básico relacionados con estos temas de cinemática. El documento podría ser útil como material de estudio y consulta para estudiantes de física, ingeniería y otras carreras afines que requieran conocimientos de cinemática.

Tipo: Ejercicios

2023/2024

Subido el 16/05/2024

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CINEMÁTICA
RESUMEN DE FORMULAS
Ecuaciones escalares que rigen el
M.R.U.V.
d = x- x0
1. Vf = V0 a.t.
2. d = V0.t
2
1
at2
3. Vf2 = V02 2 a.d.
Usar : (+); si el movimiento es acelerado
Usar : (-); si el movimiento es
desacelerado
MOVIMIENTO VERTICAL
Es el movimiento que realizan los cuerpos
en forma vertical, todos los cuerpos
abandonados cerca de la superficie
terrestre adquieren una aceleración
común, denominada aceleración de la
gravedad "g".
CAIDA LIBRE
Es el movimiento vertical que realizan los
cuerpos en el vacío.
Relaciones que rigen el M.R.U.V.
1. Vf = V0 g.t.
2. h = V0.t
2
1
gt2
3. Vf2 = V02 2 g.d.
Los problemas de movimiento
compuesto, serán resueltos aplicando
únicamente el principio de independencia
de los movimientos, es decir: en el “eje x”
se utilizará la fórmula e=v.t para el MRU
mientras que en el “eje y” todas las
fórmulas de caída libre vertical.
Resultados especiales para el
movimiento compuesto: Cuando g
=10 m/s2 y Vo = o:
𝐻𝑚𝑎𝑥 = 5 𝑡𝑐𝑎𝑖𝑑𝑎
2
𝑡𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 =2 𝑣𝑜𝑦
𝑔
𝑡𝑔𝜃 = 4 𝐻𝑚𝑎𝑥
𝑅
Donde:
VOy: Velocidad inicial en el eje y
g : Aceleración de la gravedad
H MÁX : Altura máxima
: Ángulo de tiro
R: Espacio horizontal recorrido
R es máximo cuando θ=45º.
EJERCICIOS RESUELTOS
1. Un automóvil posee una velocidad
constante de 90 km/h que espacio
recorre en metros durante 40 s.
Sol.
d = v t = 90 𝑘𝑚
x 40 s =
90 𝑘𝑚
1ℎ 1 ℎ
3600 𝑠
1000 𝑚
1𝑘𝑚 𝑥 40 𝑠 = 1000 𝑚
2. Un tren demora en pasar frente a un
alumno 8 segundos y luego recorre
íntegramente un túnel de 160 m. de
largo en 48 segundos con velocidad
constante. ¿Cuánto mide el largo del
tren?
Resp. 32 m
Sea L la longitud del tren, el tiempo que
demora en pasar completamente el tren
el túnel es de 48 s. Por lo tanto.
e = V t
L + 160 = V t …I
L = V 8 …. II siendo V = cte
Se remplaza ec. 2 en ec. 1
8 V + 160 = V t
8 V + 160 = 48 V
160 = 40 V; V = 4 m/s
L = V x 8 = 4 x 8 = 32 m
3. Alrededor de la superficie de un
planeta desconocido, un cuerpo
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CINEMÁTICA

RESUMEN DE FORMULAS

Ecuaciones escalares que rigen el M.R.U.V. d = x- x 0

  1. Vf = V 0  a.t.
  2. d = V 0 .t  2 1 at^2
  3. Vf^2 = V 02  2 a.d. Usar : (+); si el movimiento es acelerado Usar : (-); si el movimiento es desacelerado MOVIMIENTO VERTICAL Es el movimiento que realizan los cuerpos en forma vertical, todos los cuerpos abandonados cerca de la superficie terrestre adquieren una aceleración común, denominada aceleración de la gravedad "g". CAIDA LIBRE Es el movimiento vertical que realizan los cuerpos en el vacío. Relaciones que rigen el M.R.U.V.
  4. Vf = V 0  g.t.
  5. h = V 0 .t  2 1 gt^2
  6. Vf^2 = V 02  2 g.d. Los problemas de movimiento compuesto, serán resueltos aplicando únicamente el principio de independencia de los movimientos, es decir: en el “eje x” se utilizará la fórmula e=v.t para el MRU mientras que en el “eje y” todas las fórmulas de caída libre vertical. Resultados especiales para el movimiento compuesto: Cuando g =10 m/s^2 y Vo = o: 𝐻𝑚𝑎𝑥 = 5 𝑡𝑐𝑎𝑖𝑑𝑎^2 𝑡𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 =

4 𝐻𝑚𝑎𝑥 𝑅 Donde: VOy: Velocidad inicial en el eje y g : Aceleración de la gravedad H (^) MÁX : Altura máxima : Ángulo de tiro R: Espacio horizontal recorrido R es máximo cuando θ=45º. EJERCICIOS RESUELTOS

  1. Un automóvil posee una velocidad constante de 90 km/h que espacio recorre en metros durante 40 s. Sol. d = v t = 90 𝑘𝑚 ℎ x 40 s = 90 𝑘𝑚 1 ℎ 1 ℎ 3600 𝑠 1000 𝑚 1 𝑘𝑚
  1. Un tren demora en pasar frente a un alumno 8 segundos y luego recorre íntegramente un túnel de 160 m. de largo en 48 segundos con velocidad constante. ¿Cuánto mide el largo del tren? Resp. 32 m Sea L la longitud del tren, el tiempo que demora en pasar completamente el tren el túnel es de 48 s. Por lo tanto. e = V t L + 160 = V t …I L = V 8 …. II siendo V = cte Se remplaza ec. 2 en ec. 1 8 V + 160 = V t 8 V + 160 = 48 V 160 = 40 V; V = 4 m/s L = V x 8 = 4 x 8 = 32 m
  2. Alrededor de la superficie de un planeta desconocido, un cuerpo

cayendo triplica su velocidad durante un recorrido de 120 m en el que emplea 3 s. ¿Cuál es la aceleración del cuerpo en dicho planeta. Sol.

  1. Se dispara un cuerpo verticalmente hacia arriba con una velocidad de 49 m/s calcular la altura que alcanza (g = 9,8 m/s^2 ) Res. 122,5 m
  2. Dos partículas A y B ubicadas en la mismo vertical (A sobre B) separados 80 m, si A se suelta y B se lanza verticalmente hacia arriba con una velocidad de 5 m/s. Calcular el tiempo para el encuentro. (g = 10 m/s^2 ) Res. 16 s
  3. Desde el borde de un acantilado de 980 m de profundidad José suelta una piedra. ¿Qué tiempo después escucha el ruido que hace la piedra al chocar con el fondo? (Velocidad del sonido = 340 m/s) (g = 10 m/s^2 ) Res. 16.88 s
  4. Se deja caer un objeto desde la azotea de un edificio. Cuando pasa cerca de una ventana de 2,2 m de altura se observa que el objeto invierte 0,2 s en recorrer la altura de la ventana. ¿Qué distancia existe entre la cima del edificio y la parte superior de la ventana? (g = 10 m/s^2 ) Res. 5 m
  5. Si la aceleración de la gravedad de la tierra fuese g/2,25. ¿qué tiempo tardaría en caer un cuerpo desde cierta altura, si realmente tarda en caer 4 s? spr((2 * h)/g) = 4 …16 = 2h/g …… 1 t^2 = 2*h *2.25/g …. 2 Resp. 6 s
  6. Un proyectil en movimiento parabólico pasa por los puntos A y B. La figura muestra la magnitud y la dirección del vector velocidad del proyectil en dichos puntos. Diga cuáles, de las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F) en el mismo orden en que son enunciadas. I. El tiempo que tarda el proyectil en ir del punto A al punto B es 3.5s. II. La velocidad del proyectil en el punto B es de 75m/s. A B 100m/s 53 o 37 o Horizontal

III. La distancia horizontal entre las proyecciones verticales de los puntos A y B sobre el piso es de 210m. d) FFF e) VVV

  1. Determinar la velocidad de la rueda B. Si el periodo de la rueda A es de (^) / 30 s. Resp. 120 rad/s
  2. Un cono gira con un periodo de 4s ¿En qué relación están las velocidades de los puntos P y Q? a) 1/3 b) 1/6 c) ½
  3. El sistema con una velocidad angular de 4 rad/s tal como se muestra en la figura. Hallar la velocidad del bloque. a) 40cm/s b) 180cm/s c) 160cm/s
  4. Un cilindro hueco de 4m de longitud gira a razón de 180 Rev./min. Se dispara una bala por una de las bases, que perfora la otra base cuando el cilindro ha girado un ángulo de 8o. Hallar la velocidad de la bala en m/s. 4m 2m A B

P

Q

3cm 15cm a b

  1. Se vacía leche en un vaso de 140mm de altura y de 66mm diámetro interior, si la velocidad inicial de la leche es 1,2m/s con un ángulo de 40° con la horizontal, determine el rango de valores de la altura “ h” para que la leche caiga en el vaso.
  2. Un jugador patea un balón con un ángulo de 40° sobre la horizontal y con una rapidez inicial de 14m/s puede ignorarse la resistencia del aire. Otro jugador parado a 26m del primero (en la dirección de la patada) comienza a correr en el momento de la patada. ¿Qué rapidez debe adquirir para llegar al balón antes de que toque el suelo?
  3. Un muchacho lanza una pelota desde una ventana situada a 10 m por encima de la calle, según se indica en la figura. La celeridad inicial de la pelota es de 10 m/s y tiene una aceleración constante, vertical hacia abajo, de 9,81 m/s2. Otro muchacho A corre por la calle a 5 m/s y capta la pelota en su carrera. Determine: (a) La distancia x a la cual capta la pelota; (b) La velocidad relativa VB/A , de la pelota respecto al muchacho en el instante en que este la capta.