Física 4º E.S.O. 2014/15

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1 Física 4º E.S.O. 2014/15 TEMA 5: Dinámica Ficha número Un automóvil de 800 kg que se desplaza con una velocidad de 72 km/h frena y se detiene en 8 s. Despreciando la fuerza de rozamiento, calcula: a) El espacio que recorre antes de parar. (Sol.: 80 m) b) La fuerza de frenado que actúa. (Sol.: 2000 N) 2.- Un cuerpo de 20 kg aumenta su velocidad en 10 m/s por acción de una fuerza constante aplicada durante 2 s. Suponiendo despreciable el rozamiento, calcula el valor de la fuerza y la velocidad del cuerpo al cabo de 0,5 s si su velocidad inicial era de 25 m/s. (Sol.: 100 N, 27,5 m/s) 3.- Un automovilista cuyo coche tiene una masa de 800 kg viaja con una velocidad de 90 km/h y ve un obstáculo situado a 60 m. a) Calcula la fuerza que debe desarrollar el freno para que evitar el golpe suponiendo despreciable el rozamiento. (Sol.: 4168 N) b) Calcula ahora la fuerza del freno suponiendo que la fuerza de rozamiento neumáticocarretera es de 2000 N. (Sol.: 2168 N) 4.- Un cuerpo de 1 kg de masa, que inicialmente está en reposo, adquiere una aceleración de 2 m/s 2 cuando actúa una fuerza sobre él. Suponiendo despreciable el rozamiento, calcula: a) El valor de la fuerza. (Sol.: 2 N) b) La distancia recorrida por el cuerpo en 5 s. (Sol.: 25 m) c) La velocidad que lleva el cuerpo al cabo de ese tiempo. (Sol.: 10 m/s) 5.- La fuerza de rozamiento entre un objeto y la superficie horizontal en la que se apoya es igual a 10 N. Suponiendo que su masa es de 5 kg, calcula: a) La aceleración al aplicar sobre él una fuerza horizontal de 20 N. (Sol.: 2 m/s 2 ) b) El tiempo que tardará en alcanzar una velocidad de 20 m/s suponiendo que partía del reposo. (Sol.: 10 s) c) El espacio que habrá recorrido en ese tiempo. (Sol.: 100 m) d) La aceleración al aplicar sobre él una fuerza horizontal de 20 N suponiendo además que el objeto se ve frenado por la fuerza del viento que vale 10 N. Qué conclusiones sacas del resultado obtenido? En qué te basas para justificarlo? (Sol.: a = 0) 6.- Determina el valor de la fuerza normal que actúa sobre un automóvil de 1200 kg de masa en los siguientes casos: a) El automóvil circula por una carretera horizontal. (Sol.: N) b) El automóvil sube una rampa inclinada 30º respecto a la horizontal. (Sol.: N) 1

2 7.- Calcula el peso de un cuerpo que experimenta una fuerza normal de 35 N cuando está apoyado sobre una superficie inclinada 45º respecto a la horizontal. (Sol.: 49,5 N) 8.- Calcula el valor de la fuerza normal que actúa sobre un cuerpo de 50 kg de masa en los siguientes casos: a) El cuerpo está apoyado sobre un plano horizontal. (Sol.: 490 N) b) El cuerpo está apoyado sobre un plano inclinado 30º respecto a la horizontal. (Sol.: 424,4 N) 9.- Determina la fuerza normal que ejerce una superficie de apoyo sobre una escultura de 200 kg de masa suponiendo que la superficie está inclinada 30º respecto a la horizontal. (Sol.: 1697,4 N) 10.- Un cuerpo de 5 kg se mueve en un plano horizontal por la acción de una fuerza de 49 N. Si el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y el plano es de µ = 0,4. Calcula: a) La aceleración del movimiento. (Sol: 5,88 m/s 2 ) b) La velocidad que tiene al final de los 10 m de recorrido. (Sol: 10,84 m/s) c) El tiempo que ha tardado en recorrer los 10 m. (Sol: 1,84 s) 11.- Al ejercer una fuerza de 10 N sobre un cuerpo de 2 kg de masa, que se encuentra apoyado sobre una superficie horizontal, adquiere una aceleración de 1 m/s 2. Determina el valor del coeficiente de rozamiento que se opone al movimiento. (Sol: 0,41) 12.- Por un suelo horizontal se lanza un cuerpo con velocidad de 6 m/s. Si recorre 6,1 m hasta pararse, cuánto vale el coeficiente de rozamiento entre el suelo y el cuerpo? 13.- Un trozo de madera, de 3 kg de masa, se desliza sobre un plano inclinado 30º sobre la horizontal. Si la fuerza de rozamiento es de 2,7 N, calcula: a) La aceleración con la que cae. (Sol.: 4 m/s 2 ) b) La velocidad con la que llega al final del plano si cae durante 2 s partiendo del reposo. (Sol.: 8 m/s) c) El espacio que recorre en ese tiempo. (Sol.: 8 m) 14.- Desde lo alto de un plano inclinado de 4 m de longitud y ángulo de inclinación 30º, se deja caer un cuerpo de 5 kg de masa. Despreciando el rozamiento, calcula: a) La velocidad con la que llega al final del plano. (Sol.: 6,32 m/s) b) El tiempo que tarda en llegar a la base. (Sol.: 1,26 s) c) Repite los apartados anteriores suponiendo que hay una fuerza de rozamiento de 4 N. (Sol.: 5,8 m/s; 1,38 s) 2

3 15.- Un cuerpo de 10 kg de masa se encuentra situado sobre un plano inclinado 30º. Si tiramos de él hacia arriba con una fuerza de 66 N y la fuerza de rozamiento entre el cuerpo y el plano es de 17 N. Calcula la aceleración del cuerpo. Qué conclusiones sacas del resultado obtenido? En qué te basas para justificarlo? (Sol.: a = 0) 16.- Qué fuerza hemos de ejercer sobre un cuerpo de 5 kg de masa para que ascienda por un plano inclinado 30º con velocidad constante? Y si el cuerpo tiene una masa de 15 kg? (Sol.: 25N, 75N) 17.- Lanzamos hacia arriba a lo largo de un plano inclinado de 20º un cuerpo de 3 kg de masa con una velocidad de 10 m/s. Si la fuerza de rozamiento es de 8 N, calcula: a) La aceleración que posee el cuerpo. (Sol.: -6,02 m/s 2 ) b) El tiempo que tarda en alcanzar la máxima altura. (Sol.: 1,66 s) c) El espacio que habrá recorrido hasta detenerse. (Sol.: 8,31 m) 18.- Un bloque de masa 1000 kg se mueve sobre una superficie horizontal bajo la acción de una fuerza, cuya dirección forma un ángulo de 30º con la horizontal y sentido hacia arriba. Si el coeficiente de rozamiento es 0,2, calcula cuál debe ser el valor de la fuerza para que el bloque se mueva con velocidad constante Un automóvil de 1800 kg, detenido en un semáforo, es golpeado por atrás por un auto de 900 kg y los dos quedan enganchados. Si el carro más pequeño se movía 20 m/s antes del choque cuál es la velocidad de la masa enganchada después de este? (Sol: 6,67 m/s) 20.- Un proyectil de 150 gramos impacta en su objetivo de 15 kg, inicialmente en reposo, con una velocidad de 300 km/h. Si después del impacto se acoplan y se desplazan unidos, calcula la velocidad final del sistema. (Sol: 0,82 m/s) 21.- Un niño de 35 kg desliza con su monopatín a 20 km/h. De repente, un amigo suyo de 40 kg de masa se sube al monopatín. Si no se dan ningún impulso, a qué velocidad irá el monopatín con los dos niños encima? (Sol: 9,33 km/h) 22.- Un grandullón de 130 kg de masa que corre a 20 km/h colisiona de forma inelástica con una persona de 70 kg que esperaba pacientemente el autobús. Calcula la velocidad del conjunto tras el atropello. (Sol: 13 km/h) 23.- Se dispara una bala de 10 g de masa y velocidad de 400 m/s sobre un bloque de madera de 500 g que está en reposo sobre una superficie horizontal sin rozamiento. Cuál será la velocidad con la que se mueva el sistema bala-bloque tras el impacto? (Sol: 7,84 m/s) 3

4 24.- Una bola de acero de 2 kg que se mueve a una velocidad de 5 m/s choca con otra de 3 kg inicialmente en reposo. Como consecuencia del choque la primera bola reduce su velocidad a 3,5 m/s, manteniendo la misma dirección y sentido. Qué velocidad adquiere la segunda bola como consecuencia del choque? (Sol: 1,67 m/s) 25.- Calcula la velocidad de retroceso de una pelota de golf de masa 30 gramos cuando golpea a 0,3 m/s a una bola de billar en reposo de 130 gramos, si después del golpe la bola de billar tiene una velocidad de 0,2 m/s. (Sol: 0,57 m/s) 26.- Con una escopeta se dispara un cartucho de 100 perdigones de 0,4 g cada uno, los que adquieren una velocidad de 280 m/s, cuál es la velocidad de retroceso del arma si pesa 5 kg?. v2 = 2,24 m/s 27.- Una escopeta de masa 5,8 kg lanza un proyectil de masa 20 g con una velocidad de 750 m/s. cuál será la velocidad de retroceso de la escopeta?. v1 = 2,59 m/s 28.- Una catapulta de 480 kg es capaz de lanzar piedras de 90 kg con una velocidad inicial de 40 m/s. Calcula cuál será la velocidad de retroceso de la catapulta con cada lanzamiento y qué fuerza será necesaria aplicarle durante 0,5 s para lograr frenarla por completo. (Sol: 7,5 m/s y 7200 N) 29.- Un proyectil de 4 kg de masa sale del cañón a una velocidad igual a 400 m/s. La velocidad de retroceso que se ejerce sobre el cañón es igual a 0,5 m/s. Calcula la masa del cañón. (Sol: 3200 kg) 30.- Un automóvil de 1500 kg de masa choca contra un muro a una velocidad de 15 m/s. Suponiendo que el impacto dura 0,15 s, calcula: a) El impulso debido al choque. b) La fuerza ejercida por el muro sobre el automóvil tras el impacto Una pelota de 0,5 kg de masa se golpea durante 0,2 s. Si estaba en reposo y gracias al golpe alcanza una velocidad de 10 km/h, calcula: a) El impulso. (Sol: 1,39 N.m/s) b) La fuerza con la que la pelota fue golpeada. (Sol: 6,95 N) 32.- Calcula el impulso y la fuerza necesarios para que un avión de 25 toneladas aumente su velocidad de 0 km/h a 275 km/h en un tiempo de 20 s. (Sol: N.s; 95487,5 N) 33.- Un cuerpo de 0,6 kg se mueve a 15 m/s y es detenido por una fuerza de sentido contrario de 50 N: a) Qué impulso ha comunicado esta fuerza? (Sol: -9 N.s) b) Qué intervalo de tiempo ha actuado la fuerza sobre el cuerpo? (Sol: 0,18 s) 4

5 34.- Sobre una masa m, sujeta al extremo de una cuerda de un metro, actúa una fuerza centrípeta de 5 N, que le obliga a girar con movimiento circular uniforme dando 20 r.p.m. Calcula la velocidad lineal y la masa Qué inclinación hay que dar a la curva de una carretera, supuesto que sea circular y tenga 100 m de radio, para que los coches puedan llevar en ella la velocidad de 50 Km/h, sin peligro de perder el equilibrio? 36.- Un tren de 120 Tm toma una curva de 600 m de radio con una velocidad de 72 km/h. Calcula: a) la fuerza centrípeta necesaria para que el tren describa la curva b) el ángulo de peralte que debe tener la curva para que el tren pueda tomarla a esa velocidad c) el desnivel entre los raíles sabiendo que el ancho entre los mismos es 1,60 m Un cuerpo de 2 kg de masa se encuentra sujeto al extremo de una cuerda de 100cm de longitud, y al girar verticalmente describiendo una circunferencia, se rompe la puerta al pasar por el punto más bajo, donde la tensión vale 100N. Con qué velocidad saldrá despedido? 38.- Una motocicleta de 80 kg da vueltas a una pista circular de 60 m de diámetro con una velocidad constante de 36 km/h. Calcular el valor de la fuerza centrípeta sobre el vehículo. (Sol: 266,66 N) 5