GUIA DE EJERCICIOS DE FISICA TERCER PARCIAL

Transcripción

1 GUIA DE EJERCICIOS DE FISICA TERCER PARCIAL

2 1.- Un helicóptero contra incendios transporta un recipiente para agua de 620kg en el extremo de un cable de 20m de largo, al volar de regreso de un incendio a velocidad constante de 40m/s, el cable forma un ángulo de 40 respecto a la vertical, determinar: a) La fuerza de la resistencia del aire sobre el recipiente b) Después de llenar el recipiente con agua de mar el helicóptero regresa al incendio a la misma velocidad pero ahora el recipiente forma un ángulo de 7 con la vertical, Cuál es la masa del recipiente? 2.- Dos fuerzas F1 y F2 actúan sobre una masa de 5Kg, si F1=20N y F2=15N, encuentre la aceleración cuando: a) F1 y F2 forman un ángulo de 90 b) F1 y F2 forman un ángulo de Una fuerza constate cambia la velocidad de un velocista de 85Kg de 3m/s a 4 m/s en 0.5 segundos, determinar: a) La magnitud de la aceleración del velocista b) La magnitud de la fuerza c) La magnitud de la aceleración de un velocista de 58Kg que experimenta la misma fuerza 4.- Un jugador de futbol imprime una velocidad de 35m/s al balón inicialmente en reposo, si el balón tiene una masa de 0.5Kg y el tiempo de contacto con él es de 0.025segundos, Cuál es la fuerza ejercida por el balón sobre el pie? 5.- Un electrón de masa 9.1x10-31 Kg tiene una velocidad inicial de 3x10 5 m/s, viaja en línea recta y su velocidad aumenta a 7x10 5 m/s en una distancia de 5cm, considere que su aceleración es constante, determinar: a) La fuerza sobre el electrón

3 b) Compare esa fuerza con el peso del electrón 6.- Encuentre la tensión en cada una de las cuerdas de los sistemas mostrados Kg 4.75Kg 7.- Una masa de 2 Kg acelera de 11 m/s 2 en una dirección de 30 al noreste, una de las dos fuerzas que actúan sobre la masa tiene una magnitud de 11N y esta dirigida al norte, Determina la magnitud de la segunda fuerza 8.- La distancia entre dos postes de teléfono es de 45m, un pájaro de 1 kg se posa sobre el cable telefónico a la mitad de los postes, de modo que la línea se pandea 0.18m, Cuál es la tensión en el cable? Ignorar el peso del cable 9.- Un costal de cemento cuelga de tres alambres como se indica en la figura, los dos alambres forman ángulos θ 1 y θ 2 con la horizontal, si el sistema esta en equilibrio, determinar: a) Demostrar que T1= (Wcos θ 2 )/(sen(θ 1+ θ 2 ) b) Dado que W= 325N y θ 1 =10 y θ 2 =25, encontrar las tensiones T1, T2 y T3 T1 Θ1 Θ2 T2 T3 W

4 10.- Una mujer jala su maleta de 25kg a una velocidad constante y su correa forma un ángulo θ con respecto a la horizontal, jalando la correa con una fuerza de 35N, una fuerza retardadora horizontal de 22N actúa también sobre la maleta; calcular: a) Cual es el valor de θ? b) Que fuerza normal ejerce el piso sobre la maleta? 11.- Un camión de 2 toneladas proporciona una aceleración de 3 ft/s2 a un remolque de 5 toneladas, si el camión ejerce la misma fuerza sobre el camino mientras jala un remolque de 15 toneladas, Qué aceleración producirá? 12.- Un bloque de 2 kg se mantiene en equilibrio sobre un plano inclinado de ángulo θ=60, mediante una fuerza horizontal F; Determinar: a) La magnitud de la fuerza F b) Encuentre la fuerza normal ejercida por el plano inclinado sobre el bloque, ignorando la fricción 13.- Una bala de un rifle con una masa de 12 g viaja con una velocidad de 400 m/s y golpea un gran bloque de madera, el cual penetra con una profundidad de 15 cm. Determine la magnitud de la fuerza retardadora que actúa sobre la bala al entrar en contacto con la madera

5 14.- Dos masas m1 y m2, situadas sobre una superficie horizontal sin fricción se conectan mediante una cuerda sin masa. Una fuerza, F, se ejerce sobre una de las masas a la derecha; Desglose la fórmula para: a) Determinar la aceleración del sistema b) La tensión T, en la cuerda 15.- Un objeto de 20 kg pende de una cuerda sujeta al techo de un elevador, determinar la tensión de la cuerda si el elevador estaría: a) Moviendo hacia arriba con una rapidez constante b) Se acelera hacia arriba a 3m/s2 c) Se acelera hacia abajo a 3m/s2 d) Se acelera hacia abajo a 9.8 m/s2 16.-Un automóvil de 4000lbm viaja a 42mi/h, de repente aplica los frenos hasta quedar en reposo, los neumáticos al derrapar experimentan una fuerza de rozamiento con un coeficiente de fricción entre los neumáticos y el piso de 0.56, determinar: a) Que distancia recorre el automóvil antes de detenerse? 17.- Dos masas de 5Kg y 10 kg se encuentran unidas cada una en cada uno de los extremos de una cuerda, dicha cuerda esta sobre una polea que está suspendida a lo alto de un techo, encontrar la aceleración de las masas 18.- Dos objetos están conectados por una cuerda, uno de los objetos cuelga de una polea situada en el extremo de la mesa y el otro objeto se encuentra sobre dicha mesa, se dice que la fuerza de rozamiento que retarda el movimiento del objeto sobre la mesa es de 0.098N, encuentre la aceleración de los cuerpos.

6 19.- En la investigación de un accidente, un oficial de policía nota que uno de los automóviles dejó marcas de derrapada sobre el pavimento, dichas marcas tenían 7 m de largo, estimar la velocidad al instante de derrapar las llantas del automóvil, si el coeficiente de fricción es de 0.9 entre las llantas y el pavimento 20.- Un objeto de 5 Kg colocado sobre una mesa horizontal sin fricción se conecta a una cuerda que pasa sobre una polea y después se une a un objeto colgante de 9 kg, dibuje el diagrama de cuerpo libre de los objetos, encontrar la aceleración de dichos cuerpos y la tensión de la cuerda 20a.- En el sistema que se muestra a continuación, una fuerza horizontal F, actúa sobre una masa de 8 kg; Determinar: a) Para cuales valores de F la masa de 2 kg se acelera hacia arriba? b) Para cuales valores de F la tensión de la cuerda es cero? c) Grafique la aceleración de la masa de 8kg contra F (incluyendo valores de F de -100N hasta +100N) 21.- Dos bloques unidos por una cuerda de masa despreciable se arrastran mediante una fuerza horizontal F=68N; m1=12kg, m2=18kg, y el coeficiente de fricción entre cada bloque y la superficie es de 0.1 a) Dibujar el diagrama de cuerpo libre para cada bloque b) Determine la tensión y magnitud de la aceleración del sistema

7 22.- Un bloque de aluminio de 2kg y un bloque de cobre de 6 kg se conectan mediante una cuerda sobre una polea sin fricción, se deja que se mueva sobre un bloque-cuña fijo de acero, con un ángulo de 30, determinar (Nota aquí no se considera el efecto de la fricción de los dos bloques) a) La aceleración de los dos bloques b) La tensión de la cuerda 24.- Realizar el ejercicio anterior, pero ahora considerar los efectos de fricción entre (aluminioacero) y (cobre-acero) 25.- Un bloque de 2 kg se sitúa sobre la parte superior de un bloque de 5kg, el coeficiente de fricción entre el bloque de 5kg y la superficie es de 0.2; Una fuerza horizontal F se aplica al bloque de 5kg; Realizar: a) Diagrama de cuerpo libre para cada bloque, Qué fuerza acelera al bloque de 2 kg? b) Calcule la magnitud de la fuerza necesaria para jalar ambos bloques hacia la derecha con una aceleración de 3 m/s Un bloque de 5kg se coloca sobre un bloque de 10kg, una fuerza horizontal de 45N se aplica al bloque de 10kg y el bloque de 5kg se sujeta a la pared, el coeficiente de fricción cinético entre las superficies móviles es de 0.2; Realizar: a) Dibujar el diagrama de cuerpo libre para cada bloque e identifique las fuerzas de acción y reacción entre los bloques b) Determine la tensión en la cuerda y magnitud de la aceleración del bloque de 10kg

8 27.- Se muestran tres masas conectadas sobre la mesa, la mesa tiene un coeficiente de fricción de 0.35, las tres masas son de 4kg, 1kg y 2kg; respectivamente y las poleas son sin fricción, Realizar: a) Determinar la aceleración de cada bloque y sus direcciones b) Determine las tensiones en las dos cuerdas 28.- Un carro que se mueve a una velocidad horizontal de 15m/s transporta una caja en el techo del mismo, si el coeficiente de fricción entre la caja y la superficie es de 0.4; Determinar la distancia mínima de frenado del carro, de manera que la caja no se deslice 29.- Los tres bloques de la siguiente figura están conectados por medio de cuerdas sin masa que pasan por poleas sin fricción, la aceleración del sistema es de 2.35 m/s2 a la izquierda y las superficies son rugosas, Determinar: a) Las tensiones de las cuerdas b) El coeficiente de fricción entre los bloques y las superficies (suponga la misma para ambos bloques)

9 30.- Una masa M se mantiene fija mediante una fuerza (F) aplicada y un sistema de poleas, las poleas tienen masa y fricción despreciable; Determinar: a) La tensión en casa sección de la cuerda T1, T2, T3, T4, T5 b) La magnitud de F 31.- La siguiente figura muestra el sistema de poleas sin fricción que se diseñó para levantar una caja fuerte de un segundo piso, la caja fuerte pesa 400lb, Una persona va a subir la caja y solamente dispone de una fuerza de 240lb para subir la caja; Determinar: a) Será capaz de levantar la caja fuerte? b) Cuál es el peso máximo que puede levantar con su sistema de poleas? Nota: la polea grande está unida por un tirante a la cuerda que la persona está jalando

10 32.- En la siguiente figura el coeficiente de fricción cinético entre los bloques de 2kg y 3kg es de 0.3, la superficie horizontal y las poleas son sin fricción y las masas se liberan desde el reposo; Determinar: a) Dibujar el diagrama de cuerpo libre para cada bloque b) Determinar la aceleración de cada bloque c) Encuentre la tensión de las cuerdas