PROBLEMA DE FÍSICA

1) Se plantean dos situaciones, con el fin de que se determine la potencia que requiere un móvil, bajo ciertas circunstancias. 

(a) Un móvil de 1350 kg asciende una colina de 9.80º a una velocidad constante de 75 km/h y 

(b) el mismo acelerando sobre una superficie horizontal desde 85.0 km/h hasta 105 km/h en 5.56 s; para la determinación de la potencia, debe tener en cuenta que la fricción entre las llantas del móvil y el pavimento es de 580 N durante el recorrido.

2) Un martillo de acero con masa de 205 kg se levanta 2.50 m sobre el tope de una viga en forma de I vertical, que se está clavando en el suelo. El martillo se suelta, metiendo la viga -I- otros 3.20 cm en el suelo. Los rieles verticales que guían el martillo ejercen una fuerza de fricción constante de 55.0 N sobre éste. Use el teorema trabajo-energía para determinar:

a) la rapidez del martillo justo antes de golpear la viga-I y

b) la fuerza media que el martillo ejerce sobre la viga-I.

Ignore los efectos del aire.

3) Una fuerza horizontal F ⃗_x actúa sobre el objeto de 8.00 kg. La superficie horizontal no tiene rozamiento. Se asume que la polea no tiene masa ni fricción. Teniendo en cuenta el sistema de masas unidas por una cuerda, presentado en la figura
 (a) Trace los diagramas de cuerpo libre para cada uno de los dos bloques.
 (b) Aplique el método newtoniano para determinar la aceleración a_x del bloque de 8 kg, en función de F_x.
 (c) Trace una gráfica cuantitativa de a_x en función de F_x (incluyendo valores negativos de F_x ). (d) Responda las siguientes preguntas: ¿Para qué valores de F_x acelera hacia arriba el objeto de 4.00 kg? ¿Para qué valores de F_x permanece el sistema en reposo o se mueve con rapidez constante? (e) ¿Para qué valores de F_x queda distensionada la cuerda? ¿Es válida la gráfica trazada en la parte (f) para esos valores? ¿Por qué?

4) En la figura se muestra un cuerpo en reposo de masa de 10.0 kg que esta sobre una superficie horizontal sin fricción ((AB) ̅), al cuerpo se le aplica una fuerza constante de 25.0 N formando un ángulo (𝜙) de 27.0° con la horizontal. Después de recorrer la superficie horizontal de 30.0 m, la fuerza deja de ser aplicada y el cuerpo ingresa a una superficie rugosa ((BC) ̅) cuyo coeficiente de fricción es de 0,300. Calcular:
a) El valor de la aceleración del cuerpo en el instante en que deja la superficie sin fricción y
b) la distancia que alcanza a recorrer en la superficie con rugosa hasta que se detiene.

5) Una palanca de 48 cm de largo permanece en equilibrio cuando sus extremos penden dos pesos de 12N y 24N respectivamente, si el peso de la palanca es despreciable ¿cuál es la longitud de los brazos de la palanca?

     


6) Halar las tensiones en las cuerdas A Y B.

7) Hallar la tensión Ten la cuerda y el angulo que esta forma con la vertical en el siguiente gráfico.

8) Un cuerpo de 200g parte del reposo y desliza hacia abajo sobre un plano inclinado liso. Si recorre 120 cm durante el tercer segundo,¿cuál es el ángulo de inclinación del plano?

9) Un bloque de 32 Kg es arrastrado hacia arriba sobre un plano inclinado 37° mediante una fuerza horizontal de 500N. El coeficiente cinético de rozamiento es 0,25.

Calcular:

 a) la aceleración.

 b) la velocidad del bloque después de haber recorrido una distancia de 6 m sobre el plano.

 c) la fuerza normal ejercida por el plano. Supóngase que todas las fuerzas actúan en el centro del bloque.

10) Un automóvil viaja por una carretera larga y recta con una rapidez constante de 80km/h cuando el conductor ve un accidente a 275m más adelante. Aplica los frenos a razón de 1,5m/s2 en los primeros 120m de carretera con hielo, a partir de allí la carretera es seca y su aceleración en frenado es de 6,5m/s2.

i)                    ¿Cuál es su rapidez justo después de dejar la carretera con hielo?

ii)                   ¿Qué distancia recorre hasta detenerse?

iii)                 ¿Cuánto tiempo le toma detenerse? 

11)Considere la pista de tobogán mostrada en la figura. Los puntos marcados corresponden a: A = máximo absoluto, B = máximo local, C = mínimo local. Un bloque de hielo (masa m en la figura) patina sobre la pista sin rozamiento apreciable. El bloque es apoyado sobre el punto C y se le imprime allí una rapidez vc , para lanzarlo hacia arriba por la pista.

(a) ¿Cuál debe ser el valor de vc para que justo alcance a llegar al punto A? (asumimos que el bloque no pierde nunca contacto con la pista).

 Para las preguntas (b), (c) y (d), el bloque es lanzado con la rapidez calculada en la pregunta (a). 

(b) Determine la rapidez con la cual pasa el bloque por el punto B. 

(c) Suponga que el radio de curvatura de la pista en el punto B vale 4.50 m. Determine la magnitud de la fuerza de contacto entre el bloque y la pista en ese punto.

 (d) ¿Cuál podría ser el valor mínimo del radio de curvatura de la pista en el punto B si se busca que el bloque se mantenga en contacto con ella al pasar por ese punto?

12) Tres carros de masas 4.50 kg, 9.50 kg y 3.50 kg, se mueven sobre una pista horizontal sin fricción con magnitudes de velocidad de 4.00 m/s, 5.00 m/s y -6.00 m/s. Acopladores de velcro hacen que los carros queden unidos después de chocar.

(a) Encuentre la velocidad final del tren de tres carros, asumiendo que los tres bloques se chocan entre sí de manera simultánea

b) ¿Qué pasaría si, su respuesta requiere que todos los carros choquen y se unan en el mismo momento? ¿Qué sucedería si chocan en diferente orden? Presente dos posibles casos de choques diferentes, es decir, dos situaciones en las que el orden del choque entre los tres bloques sea diferente.

13) Un movil que se desplaza a 64,8 km/h inicia un movil con una aceleracion de 1,2 m/s2.

Calcular:

a) La distancia que recorre cuando la velocidad tenga un valor de 6 m/s.

 b) El tiempo que tarda en recorrer dicha distancia.

c) El tiempo que tarda en detenerse.

 d)La distancia que recorre hasta detenerse.

14)Se lanza una piedra verticalmente arriba de la parte alta de un edificio de 100m de altura con una velocidad de 15 m/s y a su regreso pasa cerca del punto de lanzamiento.

 Calcular: 

a) la velocidad de la piedra a 15 y 45 después de haber sido lanzada.

b) La posición al cabo de 15 y 45

c)La velocidad cuando esta en máxima altura que alcanza y el tiempo que tarda en alcanzarla.

15)Una bola de billar que se mueve a 4.50 m/s golpea una bola fija, cuya masa es la 4/3 de la masa de la bola en movimiento. Después de la colisión, la primera bola se mueve, a 5.00 m/s, en un ángulo de 30.0° con respecto de la línea de movimiento original. Si supone una colisión elástica (ignore la fricción y el movimiento rotacional), encuentre la velocidad de la bola golpeada después de la colisión.

16) Un móvil de 996 kg asciende una colina de 18.7º a una velocidad constante de 40.85km/h, después de ello, el automóvil ingresa a una superficie horizontal y alcanza a desarrollar una velocidad de 57.5 m/s en 5.70 s; si la fricción entre las llantas del móvil y el pavimento es de 51.8 N durante todo el recorrido, determine la potencia desarrollada por el motor del automóvil:
1)En la colina
2)En la superficie horizontal


SOLUCIÓN:

17) En los untos A y B se encuentran cargas puntuales de 5μC y 8μC respectivamente, separadas 1m. Calcular el trabajo necesario para trasladar una carga de prueba de 3pC desde el punto C a 85 cm. del punto A hasta el punto D a 15 cm del punto A ambos puntos entre A y B

SOLUCIÓN:

18) En el sistema que se muestra en la figura, una fuerza horizontal F ⃗x actúa sobre el objeto de m1 kg (7,97). La superficie horizontal no tiene rozamiento. La polea no tiene masa ni fricción. A partir de la información anterior y la gráfica:

A) Trace los diagramas de cuerpo libre para cada uno de los dos bloques.

B) Aplique el método newtoniano para determinar la aceleración ax del bloque de m1 kg (7,97), en función de Fx.

C) Trace una gráfica cuantitativa de ax en función de Fx (incluyendo valores negativos de Fx). ¿Para qué valores de Fx acelera hacia arriba el objeto de m2 kg (3,24)? ¿Para qué valores de Fx permanece el sistema en reposo o se mueve con rapidez constante?

D) Respondan las siguientes preguntas:
¿Para qué valores de Fx queda distensionada la cuerda?
¿Es válida la gráfica trazada en la parte (c) para esos valores? Y ¿Por qué?

SOLUCIÓN:

19) La atmósfera tiene un peso que es, efectivamente, alrededor de 15libras por cada pulgada cuadrada de la superficie de la tierra. La densidad promedio del aire en la superficie de la tierra es alrededor de 1,275kg/m3. Si la atmósfera fuese uniformemente densa (no lo es, la densidad varía en forma significativa), ¿Cuál sería su espesor? (rTierra=6,37x103km)

SOLUCIÓN:

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19) Valiéndose de una palanca un hombre levanta un cuerpo aplicando una fuerza de 200N a 1,5m del centro de apoyo calcular el Momento de la F.

SOLUCIÓN