Derivada de una función

2010013704

Parte: 
C
Suponemos que \(A\), \(B\), \(C\) y \(D\) son cuerpos, que se ponen en movimiento al mismo tiempo inicial \(t\). Sabemos cómo se cambia la distancia \(s\) o la velocidad \(v\) de estos cuerpos con el tiempo: \[\begin{aligned} A: \, s=\frac12t^2+10t+1,\qquad&C:\, v=9t+15,\\ B:\, s=\frac13t^3+t^2+4,\qquad\ \ &D:\, v=\frac52t^2+3.\end{aligned}\] La distancia\(s\) se da en metros, el tiempo \(t\) en segundos y la velocidad \(v\) en metros por segundo. Determina cuál de los cuerpos se mueve con la mayor aceleración en el momento \(t=1\,\mathrm{s}\). \[\] Sugerencia: La velocidad instantánea se puede expresar como la derivada de una función de distancia \(s(t)\) con respecto al tiempo: \(v(t)=\frac{\mathrm{d}s}{\mathrm{d}t}\), y la aceleración instantánea se puede expresar como la derivada de una función \(v(t)\) con respecto al tiempo: \(a(t)=\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}\). Como podemos determinar la velocidad usando la derivada de la función de distancia \(s(t)\), también podemos determinar la aceleración usando la segunda derivada de \(s(t)\): \(\,a(t)=\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}\cdot\frac{\mathrm{d}s}{\mathrm{d}t}=\frac{\mathrm{d}^2s}{\mathrm{d}t^2}\).
\(C\)
\(B\)
\(A\)
\(D\)

2010013703

Parte: 
C
Suponemos que \(A\), \(B\), \(C\) y \(D\) son cuerpos, que se ponen en movimiento al mismo tiempo inicial \(t\). Sabemos cómo se cambia la distancia \(s\) o la velocidad \(v\) de estos cuerpos con el tiempo: \[\begin{aligned} A: \, s=2t^2+12t+1,\qquad&C:\, v=10t+4,\\ B:\, s=\frac13t^3+\frac{t^2}{2}+2,\qquad&D:\, v=\frac12t^2+1.\end{aligned}\] La distancia \(s\) se da en metros, el tiempo \(t\) en segundos y la velocidad \(v\) en metros por segundo. Determina cuál de los cuerpos se mueve con la mayor aceleración en el momento \(t=1\,\mathrm{s}\). \[\] Sugerencia: La velocidad instantánea se puede expresar como la derivada de una función de distancia \(s(t)\) con respecto al tiempo: \(v(t)=\frac{\mathrm{d}s}{\mathrm{d}t}\), y la aceleración instantánea se puede expresar como la derivada de una función \(v(t)\) con respecto al tiempo: \(a(t)=\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}\). Como podemos determinar la velocidad usando la derivada de la función de distancia \(s(t)\), también podemos determinar la aceleración usando la segunda derivada de \(s(t)\): \(\,a(t)=\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} \left(\frac{\mathrm{d}s}{\mathrm{d}t}\right)=\frac{\mathrm{d}^2s}{\mathrm{d}t^2}\).
\(C\)
\(B\)
\(A\)
\(D\)

2010013702

Parte: 
C
El movimiento de dos cuerpos viene dado por las siguientes ecuaciones: \[s_1=\frac32t^2+3t+2\mbox{,}\quad s_2=\frac13t^3+\frac{t^2}{2}+1,\] donde las distancias \(s_1\) y \(s_2\) se dan en metros y el tiempo \(t\) en segundos. Determina en qué momento ambos cuerpos se moverán con la misma velocidad. \[\] Sugerencia: La velocidad instantánea se puede expresar como la derivada de una función de distancia \(s(t)\) con respecto al tiempo: \(v(t)=\frac{\mathrm{d} s}{\mathrm{d} t}\).
\(t=3\,\mathrm{s}\)
\(t=1\,\mathrm{s}\)
\(t=\sqrt7\,\mathrm{s}\)
Las velocidades de ambos cuerpos siempre serán diferentes.

2010013701

Parte: 
C
El movimiento de dos cuerpos viene dado por las siguientes ecuaciones: \[s_1=\frac12t^2+6t+1\mbox{,}\quad s_2=\frac13t^3+t^2+4,\] donde las distancias \(s_1\) y \(s_2\) se dan en metros y el tiempo \(t\) en segundos. Determina en qué momento ambos cuerpos se moverán con la misma velocidad. \[\] Sugerencia: La velocidad instantánea se puede expresar como la derivada de una función de distancia \(s(t)\) con respecto al tiempo: \(v(t)=\frac{\mathrm{d} s}{\mathrm{d} t}\).
\(t=2\,\mathrm{s}\)
\(t=\sqrt2\,\mathrm{s}\)
\(t=3\,\mathrm{s}\)
Las velocidades de ambos cuerpos siempre serán diferentes.

2000010806

Parte: 
C
Dada la bobina de \(0.06\,\mathrm{H}\) de inductancia. La corriente que fluye a través de la bobina está dada por \[ i=0.2\sin(100\pi t),\] donde el tiempo \(t\) se mide en segundos y la corriente \(i\) se mide en amperios. Determina el voltaje inducido en la bobina en el tiempo \(t=2\) segundos. (Sugerencia: el voltaje instantáneo se puede expresar como la derivada de la función actual con respecto al tiempo: \(u(t)=-L\frac{\mathrm{d}i}{\mathrm{d}t}\). El signo negativo indica solo que el voltaje se opone al cambio de corriente a través de la bobina por unidad de tiempo. No afecta la magnitud del voltaje).
\( 1.2\pi \,\mathrm{V}\)
\( 20\pi \,\mathrm{V}\)
\( 0 \,\mathrm{V}\)
\( 12 \,\mathrm{V}\)

2000010805

Parte: 
C
Un volante gira de tal manera que barre un ángulo a razón de \[ \varphi = 4t^2, \] donde un ángulo \(\varphi\) se mide en radianes y el tiempo \(t\) se mide en segundos. ¿En qué momento la velocidad angular instantánea del volante es igual a \(36\,\frac{\mathrm{rad}}{s}\)? (Sugerencia: la velocidad angular instantánea se puede expresar como la derivada de la función \(\varphi(t)\) con respecto al tiempo: \(\omega(t)=\frac{\mathrm{d}\varphi}{\mathrm{d}t}\).).
\( 4.5 \,\mathrm{s}\)
\( 3\,\mathrm{s}\)
\( 288 \,\mathrm{s}\)
\( 9 \,\mathrm{s}\)

2000010804

Parte: 
C
Para que un objeto determinado se mueva con la aceleración uniforme, el motor debe realizar un trabajo que está relacionado con el tiempo por la fórmula \[ W=3t^2, \] donde el trabajo \(W\) se mide en julios y el tiempo \(t\) se mide en segundos. Determina la potencia instantánea del motor en el momento \(t=4\,\mathrm{s}\). (Sugerencia: la potencia instantánea de un objeto dado se puede expresar como la derivada de la función de trabajo con respecto al tiempo: \(P(t)=\frac{\mathrm{d}W}{\mathrm{d}t}\).).
\( 24 \,\mathrm{W}\)
\( 48 \,\mathrm{W}\)
\( 8 \,\mathrm{W}\)
\( 12 \,\mathrm{W}\)

2000010803

Parte: 
C
Dada la gráfica de distancia versus tiempo (en negro) de un objeto en movimiento y la línea tangente a la gráfica en el punto de tiempo de \(10\) segundos (en rojo), calcula la velocidad instantánea de este objeto en \(10\) segundos. (Sugerencia: la velocidad instantánea se puede expresar como la derivada de la función de posición con respecto al tiempo: \(v(t)=\frac{\mathrm{d}s}{\mathrm{d}t}\).).
\( 2 \,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\)
\( 0.5 \,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\)
\( 1 \,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\)
\( 30\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\)

2000010802

Parte: 
C
Considera el movimiento no uniforme de un objeto cuya posición en función del tiempo viene dada por \[ s=t^3-t^2+\frac12 t, \] donde el tiempo \(t\) se mide en segundos y la distancia \(s\) se mide en metros. Calcula la aceleración instantánea del objeto a los \(t = 2\) s. (Sugerencia: la aceleración instantánea se puede expresar como la derivada de la función de velocidad con respecto al tiempo y dado que la velocidad es la derivada de la función de posición, la aceleración instantánea es su segunda derivada: \(a(t)=\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}=\frac{\mathrm{d}^2s}{\mathrm{d}t^2}\).).
\( 10 \,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}\)
\( 10.5 \,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}\)
\( 8.5 \,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}\)
\( 5\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}\)

2000010801

Parte: 
C
Considera el movimiento no uniforme de un objeto cuya posición en función del tiempo viene dada por \[ s=12t-\frac12 t^2, \] donde el tiempo \(t\) se mide en segundos y la distancia \(s\) se mide en metros. Calcula la velocidad instantánea del objeto a los \(8\) segundos. (Sugerencia: la velocidad instantánea se puede expresar como la derivada de la función de posición con respecto al tiempo: \(v(t)=\frac{\mathrm{d}s}{\mathrm{d}t}\).)
\( 4 \,\mathrm{m}/\mathrm{s}\)
\( 64\, \mathrm{m}/\mathrm{s}\)
\( 8\,\mathrm{m}/\mathrm{s}\)
En este momento (\( v=0\, \mathrm{m}/\mathrm{s}\)) el objeto está en reposo.