CUESTIONES Y PROBLEMAS



En esta sección se pretende que los alumnos/as discutan entre sí diversas cuestiones teórico-prácticas acerca de los temas estudiados. Para ello se pueden utilizar documentos compartidos mediante las Google apps for education.

Ejemplo:
1. El profesor o un alumno/a plantea la cuestión.
2. Cada alumno/a contribuirá rebatiendo y/o ampliando las respuestas de sus compañeros. Cada respuesta deberá comenzar con el nombre y número de lista del alumno en cuestión.
3. Tras un determinado tiempo fijado por el profesor, se procederá a debatir en clase las respuestas dadas.

El objetivo es que los alumnos/as se percaten de las diversas opiniones que tienen sus compañeros acerca de estas cuestiones, y aprender a partir de ellas.
Por supuesto, dentro del período de tiempo estipulado, cualquier alumno/a podrá modificar una respuesta suya anterior (aunque no podrá borrar la primera que escribió).

Cuestión: plazo de respuesta sin finalizar
Cuestión: el plazo de respuesta ha finalizado


  • Cuestión: Un péndulo simple está oscilando con un M.A.S. Cuando pasa por la posición más baja, ¿la tensión de la cuerda y el peso de la masa oscilante son iguales?




  • Cuestión: Un cuerpo se mueve con aceleración constante. ¿Es posible que varíe la dirección de la velocidad?




  • Cuestión: Podemos comprobar que, en el aula, si dejamos caer dos objetos al suelo, el más pesado llega antes. ¿Qué significa esto?
a) Los cuerpos más pesados caen más deprisa que los ligeros.
b) Todos los cuerpos, sea cual sea su peso, caen en los mismos tiempos en ausencia de la influencia del aire (en caso contrario, la resistencia del aire es la clave).
¿Qué afirmación es correcta?




  • Cuestión: Si tres amigos van corriendo en línea y el que va primero lanza un balón hacia arriba, ¿quién lo recogerá?: (a) el que lo lanza; (b) uno de los que van detrás; (c) depende de la velocidad con la que corran.




  • Cuestión: Imaginemos un tiovivo que gira alrededor de su centro. ¿Cómo nos moveremos más deprisa? (a) Si estamos en un punto cercano al centro del tiovivo. (b) Si estamos en un punto cerca del borde exterior.




  • Cuestión: Si lanzamos hacia el suelo una pelota observamos que rebota muchas veces. Eso sí, cada vez rebota menos y al final se para. ¿Por qué? (a) la fuerza que actúa se agota; (b) en la naturaleza todo tiende a detenerse; (c) efecto de la presión del aire sobre la bola; (d) presencia de rozamientos varios (resistencia del aire, deformación de la pelota en el choque, rugosidad del suelo, etc...).




  • Cuestión: Supongamos que estamos en un tiovivo en rotación, cerca del borde exterior, con una piedra en la mano, y dejamos ir la piedra sin darle impulso. ¿Qué trayectoria describirá la piedra? ¿Rectilínea o circular?




  • Cuestión: Cuando estamos en un autobús, el autobús se mueve pero nosotros estamos en reposo (sentados o de pie) respecto al marco de referencia del autobús. Pero si el autobús frena bruscamente, los pasajeros son arrojados hacia delante. ¿Por qué?




  • Cuestión: Si se lanza una piedra verticalmente hacia arriba, ¿cómo está dirigida la fuerza que actúa sobre ésta en el momento en que, deteniéndose, alcanza su altura máxima? Las posibles respuestas son: (a) hacia arriba; (b) hacia abajo; (c) hacia la derecha; (d) hacia la izquierda; (e) no existe.




  • Cuestión: Si dos esferas iguales pero de distinto peso son lanzadas hacia arriba con la misma velocidad inicial, ¿cuál de las dos esferas llegará más alto, en ausencia de la resistencia del aire?: (a) llega más alto la esfera que peso menos; (b) las dos esferas llegan a la misma altura; (c) llega más alto la esfera que pesa más; (d) no tenemos suficientes datos para responder.




  • Cuestión: Se lanza una piedra hacia lo alto. Si se desprecia la resistencia del aire, ¿cuál de los cinco gráficos representa la aceleración de la piedra, en el transcurso del tiempo, mientras está en el aire?

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  • Cuestión: Un atleta que corre a velocidad constante deja caer una bola de plomo. ¿Dónde tocará tierra?: (a) en la vertical del punto en el que se dejó caer; (b) un poco más atrás; (c) en el punto en el que, en ese momento, se encuentre el atleta; (d) en un punto intermedio entre (a) y (c).




  • Cuestión: Un chico lanza una moneda al aire. Explica cómo será el diagrama de fuerzas que actúa sobre la moneda (a) cuando sube, (b) en el punto de máxima altura y (c) cuando baja.




  • Cuestión: Un fusil dispara un proyectil en posición horizontal y, en el mismo instante, una pesada esfera se deja caer desde la boca del fusil. ¿Qué toca primero el suelo?: (a) la esfera; (b) el proyectil; (c) tocan tierra al mismo tiempo.




  • Cuestión: Dos cuerpos A y B llevan la misma velocidad, siendo la masa de A el doble que la de B: (a) si sobre los dos cuerpos se ejerce la misma fuerza, el de menor masa se detendrá en mitad de tiempo que el de mayor masa; (b) si sobre el de mayor masa se ejerce una fuerza doble que sobre el menor, ambos se detendrán a la vez; (c) hará falta la misma fuerza para detenerlos a la vez, porque llevan la misma velocidad.




  • Cuestión: Imaginemos que un proyectil es lanzado horizontalmente. Ignorando la resistencia del aire, ¿cómo será el movimiento que describa?: (a) se mueve horizontalmente en línea recta durante un tiempo, para luego caer verticalmente en línea recta; (b) se mueve horizontamente durante un tiempo, luego empieza a caer describiendo una parábola, y finalmente cae verticalmente en línea recta; (c) se mueve describiendo una parábola hacia abajo desde el mismo instante del lanzamiento; (d) cae verticalmente en línea recta desde el mismo instante del lanzamiento.

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  • Cuestión: Un niño está corriendo hacia delante y deja caer una pelota que lleva en la mano. ¿Qué movimiento describirá la pelota?: (a) el movimiento hacia delante se combinará con el movimiento de caída hacia abajo para dar lugar a una trayectoria parabólica (hacia delante y descendente); (b) la pelota caerá hacia abajo en línea recta nada más soltarla el niño; (c) la pelota caerá hacia atrás.

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  • Cuestión: Un hombre está volteando una pelota atada a una cuerda, por encima de su cabeza, trazando una circunferencia. ¿Qué le ocurre a la pelota, si de repente la cuerda se rompe, ignorando la resistencia del aire?: (a) la pelota describe una trayectoria curva de caída; (b) la pelota se desplaza en línea recta a lo largo de la tangente a su trayectoria circular original.




  • Cuestión: Al ponerse el ascensor en movimiento, el ocupante se ve sometido a una aceleración y el sistema de referencia formado por el propio ascensor deja de ser inercial. Supongamos que el ocupante lleva una cartera en su mano. ¿Cuándo pesará más?: (a) al arrancar; (b) cuando sube con velocidad constante; (c) cuando frena; (d) cuando baja con velocidad constante.




  • Cuestión: Un coche se mueve por una carretera siguiendo una curva y la aguja del velocímetro marca constantemente 60 km/h. ¿Tiene aceleración el coche?




  • Cuestión: Los trabajadores de la limpieza saben, por la práctica, que el mango de la fregona debe formar un ángulo de 20º con la vertical. Suponiendo que la masa de la fregona es de 1 kg y que me = 0.2 y md = 0.1, calcular la fuerza que hay que aplicar hacia abajo para que la fregona comience a deslizar, suponiendo que la inclinación es de 20º y el peso de la fregona está concentrado en la parte inferior.




  • Cuestión: Se tira una piedra verticalmente hacia arriba y se recoge en el mismo punto en el que se lanza. Si la fuerza de frenado del aire es constante durante todo el movimiento, ¿tardará más en subir o en bajar?




  • Cuestión: Hacemos girar un cubo siguiente una circunferencia vertical de radio r. La velocidad del cubo en su parte más alta es vt. Así que podemos calcular la fuerza ejercida por el cubo sobre el agua, el valor mínimo de vt para que el agua no se salga del cubo y la fuerza ejercida por el cubo sobre el agua en la parte más baja del círculo en donde la velocidad del cubo es vb. Sobre el agua actúan dos fuerzas: la gravedad y la fuerza del cubo sobre al agua Fw. Dibujar los diagramas de fuerzas en la parte más alta y más baja del movimiento, y calcular la resultante de las fuerzas en cada caso.

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  • Cuestión: Levantamos del suelo un cuerpo de 5 kg de masa con un hilo. Si la tensión de ruptura del hilo es de 100 N, ¿cuál es la aceleración máxima con la que se puede levantar el cuerpo sin que se rompa?




  • Cuestión: Imaginemos que dos ladrillos idénticos se han colgado de un hilo, apoyando en una polea que rota sin rozamiento sobre el propio eje. ¿Una vez libres para moverse, asumirían los ladrillos una de las tres posiciones mostradas en la figura, y cuál, o bien continuarían oscilando en torno a la posición (b) a igual altura?


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  • Cuestión: Si excaváramos un agujero que pasa por el centro de la Tierra y llega al otro extremo del diámetro, y se deja caer una bola de billar en dicho agujero, ¿cuál de los trazados siguientes representa mejor su recorrido?


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  • Cuestión: ¿Son el calor y el trabajo (unidad del S.I.: julios) formas de energía, como la energía cinética y la potencial?




  • Cuestión: Un malabarista ensaya con seis pelotas idénticas. En un momento dado, las seis pelotas se encuentran en el aire a la misma altura, siguiendo las trayectorias indicadas en la figura, en la que los vectores representan las respectivas velocidades. Respecto a las fuerzas que actúan en las pelotas en dicho instante, ignorando el rozamiento del aire, dígase si son: (a) todas iguales; (b) todas diferentes; (c) algunas iguales y otras diferentes (especificar cuáles); (d) no hay suficientes datos como para responder.


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  • Cuestión: Por otro lado, ¿cómo es la energía potencial de las seis pelotas en el instante representado en la figura anterior?: (a) igual en todas; (b) distinta en todas; (c) igual sólo para algunas de ellas; (d) los datos no son suficientes para responder.




  • Cuestión: Un cuerpo ligero y otro pesado, ambos en movimiento de traslación, tienen la misma energía cinética. ¿Cuál poseerá una mayor cantidad de movimiento? Razona la respuesta.




  • Cuestión: ¿Qué situación es más grave?: (a) un coche a velocidad v choca frontalmente con otro coche a velocidad -v; (b) un coche a 2v velocidad choca con otro coche que está estacionado.




  • Cuestión: ¿Por qué los daños producidos en una colisión frontal de dos coches idénticos que circulan a 100 km/h son mucho más graves que si ambos van a 60 km/h? Pista: se podría decir que son casi el triple de graves.




  • Cuestión: En el movimiento de un péndulo, podemos observar que la masa que cuelga del mismo alcanza una altura máxima en ambos extremos del movimiento, se queda un instante en reposo para luego continuar el movimiento en sentido opuesto. ¿Por qué? ¿Y en qué posición o posiciones se mueve más deprisa?




  • Cuestión: Explicar por qué, al mirar un pez en un acuario desde una esquina, éste parece desdoblado, que haya dos peces en vez de uno. Consejo: aplicar el principio de Fermat.

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  • Cuestión: Si tenemos fuerzas no conservativas (como el rozamiento), ¿se conserva la energía?




  • Cuestión: ¿Es posible que un objeto tenga una energía cinética negativa? ¿Y una energía potencial gravitatoria negativa?




  • Cuestión: Discutir razonadamente las afirmaciones siguientes:
a) Sólo las fuerzas conservativas realizan trabajo.
b) Existe una energía potencial asociada a cualquier tipo de fuerza.
c) Si actúan sólo fuerzas conservativas, la energía cinética de una partícula no cambia.
d) El trabajo realizado por una fuerza conservativa disminuye la energía potencial asociada a dicha fuerza.




  • Cuestión: El vector g puede ser la intensidad del campo gravitatorio, pero también la aceleración de la gravedad. ¿Por qué? ¿Qué relación guardan ambas magnitudes?




  • Cuestión: En un campo conservativo, ¿hacia dónde se moverán espontáneamente las cargas negativas?




  • Cuestión: Señala las semejanzas y diferencias entre el campo gravitatorio y el campo eléctrico (pueden salir 16).




  • Cuestión: El trabajo total para poner en órbita un satélite es la suma del trabajo de llevarlo hasta una cierta altura sobre la superficie terrestre y el trabajo de hacerlo orbitar. Dado que el trabajo de los motores es un trabajo debido a una reacción química, se trata de trabajo no conservativo. El estado 1 representa el momento en que el satélite parte de la superficie terrestre y el estado 2 es cuando se sitúa en órbita y gira siguiendo un movimiento circular uniforme. Las únicas fuerzas que participan en el trayecto de 1 a 2 son la del motor y la gravitatoria. Demuestra que en este sistema la energía cinética es la mitad de la energía potencial cambiada de signo.




  • Cuestión: ¿A qué altura sobre la superficie de la Tierra la aceleración de la gravedad se reduce a la mitad? (Radio de la Tierra = 6400 km)




  • Cuestión: Expresar la energía total de un satélite artificial que gira circularmente alrededor de la Tierra a una altura "h" de su superficie. Explicar por qué cuando el satélite va perdiendo energía y se acerca a la superficie terrestre, aumenta de velocidad.




  • Cuestión: Discute razonadamente la afirmación siguiente: "Una carga eléctrica o una masa en movimiento en presencia de un campo eléctrico o gravitatorio, respectivamente, se mueven siempre siguiendo la trayectoria de las líneas de campo".




  • Cuestión: ¿Por qué la fuerza electromotriz tiene las mismas unidades que el potencial eléctrico? ¿Acaso son la misma magnitud?




  • Cuestión: ¿Cómo se explica que los pájaros puedan posarse en los cables del tranvía o de las líneas eléctricas de alta tensión sin que les ocurra nada?




  • Cuestión: Señala las analogías y diferencias entre las ondas mecánicas y las ondas electromagnéticas.