Biofísica 1 P May 25 TB1 - 5. Cinemática

 Un cuerpo se mueve por un camino rectilíneo. El grafico indica su posición en función de tiempo, indique la única afirmación correcta:

 

 

 

 

0 < t < 6 min

 

Ecuaciones horarias

 x1 = xo + vo t1 + 1/ 2 a1 t1^2

v1 = vo + a1 t1

 

Donde

xo = posición inicial = 30 m

x1 = posición  final (t1 = 6 min) = 15 m

vo = velocidad inicial = 0 (pendiente de la recta en t = 0 es horizontal)

a1 = aceleración < 0  (concavidad de la curva es negativa)

v1 = velocidad final (t1 = 6 min)

t1 = tiempo final = 6 min (60 seg / 1 min) = 360 seg

 

Reemplazando en la ecuación de la posición y despejando a1

a1 = 2 (x – xo) / t1^2 = 2 (15 m – 30 m) / (360 seg)^2 = - 2,31 x 10^-4 m/s²

 

Reemplazando en la ecuación de la velocidad

v1 = a1 t1 = - 2,31 x 10^-4 m/s² 360 seg = - 0,083 m/s

 

6 min < t < 12 min

 

Ecuaciones horarias

x2 = x1 + v1 (t2 – t1) + 1/ 2 a2 (t2 – t1)^2

v2 = v1 + a2 (t2 – t1)

 

Donde

x2 = posición  final (t2 = 12 min) = 0 m

v2 = velocidad final (t2 = 12 min) = 0 (pendiente de la recta en t2 = 12 min es horizontal)

a2 = aceleración >  0  (concavidad de la curva es positiva)

t2 = tiempo final = 12 min (60 seg / 1 min) = 720 seg

 

Reemplazando en la ecuación de la posición y despejando a1

a2 = 2 (x2 – x1 – v1 (t2 – t1)) / (t2 – t1)^2 =

a2 = 2 (0 – 15 m – (- 0,083 m/s)(720 seg – 360 seg))) / (720 seg - 360 seg)^2 =

a2 =  2,31 x 10^-4 m/s²

 

 

□ La rapidez disminuye todo el tiempo durante los primeros 12 min

Falso

 

0 < t < 6 min

vo = 0 y a1 < 0 à v(t) aumenta

 

6 min < t < 12 min

v1 < 0 y a2 > 0 à v(t)  disminuye

 

 

□ La fuerza resultante sobre el cuerpo es constante

Falso

 

0 < t < 6 min

a1 < 0 à F1 = m a1 < 0

 

6 min < t < 12 min

a2 > 0 à F2 = m a2 > 0

 

 

□ El cuerpo disminuye su rapidez durante los 6 min, se detiene y luego comienza a moverse cada vez más rápido

Falso

 

El móvil está detenido en t = 0 y en t = 12 min.

En t = 6 min à v1 = - 0,083 m/s ≠ 0

 

 

□ La fuerza resultante sobre el cuerpo nunca cambia de sentido

Falso

 

0 < t < 6 min

a1 < 0 à F1 = m a1 < 0

 

6 min < t < 12 min

 a2 > 0 à F2 = m a2 > 0

 

■ El cuerpo aumenta se rapidez durante los primeros 6 min y luego frena hasta detenerse en t = 12 min

Verdadero

 

0 < t < 6 min

vo = 0 y a1 < 0 à v(t) aumenta

 

6 min < t < 12 min

v1 < 0 y a2 > 0 à v(t)  disminuye

v2(t2 = 12 min) = 0

 

 

□ En t = 6 min la velocidad cambia de sentido

Falso

 

En t = 6 min à v1 = - 0,083 m/s ≠ 0

 

 

 

Biofísica 1 P May 25 TB1 - 4. Fluido

El tubo en forma de “U” de la figura tiene ambos extremos abiertos y contiene dos líquidos inmiscibles en equilibrio de densidades δ1 = 1000 kg/m³ y δ2 = 1200 kg/m³.

Si ∆h1 = 12 cm, el desnivel H entre los puntos A y B es igual:

 

 

■ 2 cm	□ 4 cm	□ 6 cm
□ 8 cm	□ 10 cm	□ 12 cm

 

La presión en los puntos de la línea verde en ambas ramas es igual

 

PI = Patm + δ1 g ∆h1

PD = Patm + δ2 g (∆h1 – H)

 

Donde

PI = presión rama izquierda

Patm = presión atmosférica

δ1 = densidad del líquido 1 = 1000 kg/m³

δ2 = densidad del líquido 2 = 1200 kg/m³

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

∆h1 = altura del líquido 1 = 12 cm = 0,12 m

H = diferencia de alturas entre los líquidos

 

reemplazando e igualando

Patm + δ1 g ∆h1 = Patm + δ2 g (∆h1 – H)

 

Despejando H

H = (δ2 g ∆h1 – δ1 g ∆h1) / (δ2 g) = ∆h1 (δ2 – δ1) / δ2

H = 0,12 m (1200 kg/m³ -  1000 kg/m³⁾   / 1200 kg/m³ = 0,02 m = 2 cm

 

 

Biofísica 1 P May 25 TB1 - 3. Fluido

Un fluido ideal (δ = 1,2 gr/cm³) avanza a 10 cm/s en un plano horizontal por un caño cilíndrico de 40 cm² de sección transversal (entrada) que luego se bifurca en 5 caños iguales de 5 cm² de sección transversal cada uno (salida). Calcular:

 

a.     Velocidad del líquido en cada uno de los 5 caños.

 

Q = Ve Se = Vs Ss (ecuación de continuidad)

 

Donde

Q = caudal

Ve = velocidad de entrada = 10 cm/s

Se = sección transversal = 40 cm²

Vs = velocidad de salida

Ss = sección de salida = N S

N = cantidad de calos = 5

S = sección de un caño = 5 cm²

 

Reemplazando y despejando Vs

Vs = Ve Se / (N S) = 10 cm/s 40 cm² / (5 * 5 cm² ) = 16 cm/s

 

 b.     La diferencia de presión entre la entrada y la salida estableciendo donde es mayor

 

Pe + 1/ 2 δ Ve^2 = Ps + 1/ 2 δ Vs^2 (ecuación de Bernoulli)

 

Donde

Pe = presión de entrada

Ps = presión de salida

δ = densidad del fluido ideal = 1,2 gr/cm³

 

Reemplazando y despejando Pe – Ps

Pe - Ps = 1/ 2 δ Vs^2 - 1/ 2 δ Ve^2

Pe - Ps = 1/ 2 * 1,2 gr/cm³  ((16 cm/s)^2 – (10 m/s)^2) = 93,6 Pa

 

Pe > Ps

 

Biofísica 1 P May 25 TB1 - 2. Cinemática

Se lanza una piedra verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 30 m/s (considere despreciable todo tipo de rozamiento).

 

a.     Grafique la velocidad y la posición en función del tiempo hasta que regresa al punto de partida indicando claramente el sistema de referencia elegido.

 

 y = yo + vo t – 1/ 2 g t^2

v = vo – g t

 

Donde

y = altura

yo = altura inicial = 0

vo = velocidad inicial = 30 m/s

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

v = velocidad

t = tiempo transcurrido

 

Altura máxima (v = 0)

 

Reemplazando en la ecuación de velocidad y despejando t

t = vo / g = 30 m/s / 10 m/s² = 3 seg

 

Reemplazando en la ecuación de la altura

y = 30 m/s 3 seg – 1/ 2 * 10 m/s²  (3 seg)^2 = 45 m

 

Tiempo de vuelo

 

y = yo + vo t – 1/ 2 g t^2

 

Donde

y = altura final = 0 (piso)

t = tiempo total de vuelo

 

Reemplazando

0 = 30 m/s t – 1/ 2 * 10 m/s²  t^2

 

Esta cuadrática tiene dos soluciones

t1 = 0 seg (lanzamiento)

t2 = 6 seg (llegada)

 

 

Grafico velocidad en función del tiempo

v = vo – g t

  

Grafico posición en función del tiempo

 y = yo + vo t – 1/ 2 g t^2

 

 

b.     Calcule el desplazamiento en los primeros 5 seg de su movimiento

 

y = yo + vo t – 1/ 2 g t^2

 

Donde

y = altura

t = tiempo del desplazamiento = 5 seg

 

Reemplazando

y = 30 m/s 5 seg – 1/ 2 *10 m/s²  (5 seg)^2 = 25 m

 

 

 

Biofísica Primeros Parciales 2025

 Biofísica Primeros Parciales

Primeros Parciales  2025

Mayo 2025

Tema  B1  - Catedra Silva

1. https://noemifisica.blogspot.com/2026/01/biofisica-1-p-may-25-tb1-1-dinamica.html 

2. https://noemifisica.blogspot.com/2026/01/biofisica-1-p-may-25-tb1-2-cinematica.html

3. https://noemifisica.blogspot.com/2026/01/biofisica-1-p-may-25-tb1-3-fluido.html

4. https://noemifisica.blogspot.com/2026/01/biofisica-1-p-may-25-tb1-4-fluido.html 

5. https://noemifisica.blogspot.com/2026/01/biofisica-1-p-may-25-tb1-5-cinematica.html

6. 

7. 

Indice

https://noemifisica.blogspot.com/2020/05/biofisica-53-indice.html

Biofísica 1 P May 25 TB1 - 1. Dinámica

Una grúa eleva verticalmente una caja de 50 kg de masa tal como lo indica el gráfico adjunto (desprecie todo tipo de rozamiento)

 

a.     Grafique la fuerza resultante sobre la caja entre los instantes 0 s a 12 s indicando los valores en los ejes

 

Tramo 1 (0 s < t < 3 s)

 

F1 = m a1

 

Donde

F1 = fuerza en el tramo 1

m = masa de la caja = 50 kg

a1 = aceleración del tramo 1 = (v1 – vo) / t1

v1 = velocidad final del tramo 1 (t = 3 seg) = 6 m/s

vo = velocidad inicial del tramo 1 (t = 0 seg) = 0

t1 = tiempo del tramo 1 = 3 seg

 

Reemplazando

F1 = m (v1 – vo) / t1 = 50 kg (6 m/s – 0) / 3 seg = 100 N

 

Tramo 2 (3 s < t < 9 s)

 

F2 = m a2

 

Donde

F2 = fuerza en el tramo 2

a2 = aceleración del tramo 2 = 0 (velocidad constante)

 

Reemplazando

F2 = m a2 = 50 kg 0 m/s² = 0 N

 

Tramo 3 (9 s < t < 12 s)

 

F3 = m a3

 

Donde

F3 = fuerza en el tramo 3

a3 = aceleración del tramo 3 = (v3 – v2) / t3

v3 = velocidad final del tramo 3 (t = 12 seg) = 0

v2 = velocidad inicial del tramo 3 (t = 9 seg) = 6 m/s

t3 = tiempo del tramo 1 = 3 seg

 

Reemplazando

F3 = m (v3 – v2) / t3 = 50 kg (0 - 6 m/s) / 3 seg = - 100 N

 

 

 

 

b.     Calcule la variación de la energía mecánica de la caja en el lapso de 0 s a 12 s y justifique el resultado obtenido en base al trabajo de las fuerzas actuantes

 

∆Em = Wfnc

 

Donde

∆Em = variación de energía mecánica

Wfnc = trabajo de las fuerzas no conservativas = W1 + W2 + W3

W1 = trabajo de F en el tramo 1 = F1 d1 cos θ1

 F1 = fuerza del tramo 1 = 100 N

d1 = distancia recorrida del tramo 1

θ1 = ángulo comprendido entre F1 y d1 = 0 ° (F1 > 0 y d1 > 0)

W2 = trabajo de F en el tramo 2 = F2 d2 cos θ2

F2 = fuerza del tramo = 0

d2 = distancia recorrida del tramo 2

θ2 = ángulo comprendido entre F2 y d2

W3 = trabajo de F en el tramo 3 = F3 d3 cos θ3

F3 = fuerza del tramo 3 = - 100 N

d3 = distancia recorrida del tramo 3

θ3 = ángulo comprendido entre F3 y d3 = 180° (F2 < 0 y d3 > 0)

 

d = distancia recorrida = area de la curva v-t 

d1 = area v - t (azul)= 6 m/s 3 seg /2 = 9 m

d2 = area v - t (roja) = 6 m/s (9 seg – 3 seg) = 36 m

d3 = area v – t (verde) = 6 m/s (12 seg – 9 seg) /2 = 9 m

 

Reemplazando

 ∆Em = F1 d1 * 1 + F2 d2 * 1 + F3 d3 (-1) = 100 N 9 m + 0 – 100 N 9 m (-1) = 1800 J

 

 

 

 

Física 1P May25 TB1 – 4 Cinemática

Las cajas de la figura (m1 = 2 kg y m2 = 3 kg) están vinculadas por una cuerda ideal que pasa por una polea fija, también ideal. La caja 1 es arrastrada por medio de una fuerza F que forma un ángulo β = 37° con la horizontal, y cuya intensidad vale 100 N. Se desprecian todos los rozamientos.

 

 

a.     Confecciones los diagramas de cuerpo libre correspondientes, y explicite claramente los pares de interacción de las fuerzas que actúan sobre la caja 2.

 

DCL

 

 

P2 = peso del cuerpo 2

Par de interacción en el centro de la Tierra

 

N2 = reacción del plano

Par de interacción en el plano

 

T = tensión

Par de interacción en la cuerda

 

 

b.     ¿Cuál es la intensidad de la fuerza que la pared realiza sobre la caja 1?

 

Según y: N1 - Fx = 0

 

Donde

Fy = componente y de la fuerza F = F cos 37°

F = fuerza = 100 N

N1 = reacción de la pared

 

Reemplazando y despejando N1

N1 = F cos 37° = 100 N cos 37° = 80 N

 

 

c.      Halle la aceleración del sistema. 

 

Según x

Cuerpo 1: Fx – T – P1 = m1 a

Cuerpo 2: T = m2 a

 

Donde

Fx = componente x de la fuerza F = F sen 37°

T = tensión

P1 = peso del cuerpo 1 = m1 g

m1 = masa del cuerpo 1 = 2 kg

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

a = aceleración de sistema

m2 = masa del cuerpo 2 = 3 kg

 

Sumando ambas ecuaciones

Fx – P1 = (m1 + m2) a

 

Reemplazando y despejando a

a = (F sen 37 ° - m1 g) / (m1 + m2) =

a = (100 N sen 37° - 2 kg 10 m/s² ) / (2 kg + 3 kg) = 8 m/s²