Taller de Fuerzas MULTIPLE CHOICE. Choose the one alternative that best completes the statement or answers the question. 1) Una pelota de plástico en un líquido se comporta de acuerdo a su peso y a la fuerza de flotación. El peso de la pelota es de 4.2 N. La fuerza de flotación tiene una magnitud de 7.2 N y actúa verticalmente hacía arriba. En un instante dado, la pelota tiene velocidad cero. En ese momento, una fuerza externa actúa sobre la pelota imprimiendole una aceleración de 3.0 m/s 2 en dirección descendente a la pelota. La fuerza externa, incluyendo la dirección corresponde a: A) 16 N, hacia abajo B) 4.3 N, hacia abajo C) 3.0 N, hacia abajo D) 3.0 N, hacia arriba E) 16 N, hacia arriba 1) 2) La fuerza de 1 Newton puede provocar que una masa de 1 kg experimente una aceleración de 1 m/s2. Por lo tanto una fuerza de 7 Newtons aplicada a una masa de 7 kg puede ocasionar que ésta adquiera una aceleración de A) 8 m/s2 B) 1 m/s2 C) 7 m/s2 D) 0.14 m/s2 E) 49 m/s2 2) Figura 4.6 3) Una caja de 1.2 kg está en reposo sostenida por dos cuerdas que forman un ángulo de 30 con respecto a la vertical. Una fuerza F externa actúa verticalmete hacia abajo de la caja. La fuerza externa para cada una de las dos cuerdas está indicada por T. Un diagrama de fuerzas, exponiendo las cuatro fuerzas en equilibrio que actúan sobrela caja, se muestra en la Figura 4.6. La magnitud de la fuerza F es de 790 N. La magnitud de la fuerza T corresponde a: A) 463 N B) 642 N C) 401 N D) 802 N E) 321 N 3)
Figura 4.5 Tres fuerzas A, B, y C actúan sobre un cuerpo como se muestra. Una cuarta fuerza F se requiere para conservar al cuerpo en equilibrio. 4) En la Figura 4.5, la componente y de la fuerza F es cercana a: 4) A) +24 N B) +28 N C) -28 N D) -32 N E) +32 N Figura 4.3 5) Una caja con peso w = 970 N está sobre una superficie rugosa, inclinada en un ángulo de 37 grados. Se evita que la caja se deslize hacia abajo (en equilibrio) mediante una fuerza F externa. Las otras fuerzas que actúan sobre la caja son la normal y las fuerzas de fricción, indicadas por n y f. Se presenta en la Figura 4.3 un diagrama de fuerzas, mostrando las cuatro fuerzas que actúan sobre la caja. La magnitud de f es de 110 N. La magnitud de la fuerza externa F corresponde a: A) 618 N B) 569 N C) 472 N D) 520 N E) 666 N 5)
Figura 4.1 6) En la Figura 4.1, una masa de 10 kg está suspendida de dos balanzas de resorte, cada una de las cuales tiene un peso insignificante. De esta manera A) En cada escala se leerá 5kg. B) Cada escala mostrará una lectura entre uno y 10 kg, tales que la suma de las dos es de 10 kg. Sin embargo, las lecturas exactas no pueden ser determinadas sin más información. C) En la escala menor se lee cero, en la escala superior se lee 10 kg. D) En la escala superior se leerá cero, en la escala inferior se leerá 10 kg. E) Nada de esto es verdadero 6) 7) Un hombre empuja contra una pared rígida e inmóvil. Cuál de las oraciones siguientes es más exacta con respecto a esta situación? A) El hombre nunca ejercerá una fuerza sobre la pared que exceda su peso. B) Si el hombre empuja sobre la pared con una fuerza de 200 N, podemos asegurar que la pared empuja en contra de él exactamente con una fuerza de 200 N. C) La fuerza de fricción en los pies del hombre está dirigida hacia la izquierda. D) El hombre no puede estar en equilibrio ya que ejerce una fuerza neta sobre la pared. E) Dado que la pared no puede moverse, no es posible ejercer una fuerza sobre el hombre. 7) 8) Si usted se moviera en el espacio exterior lejos de cualquier objeto estelar, 8) A) su peso podría cambiar, pero su masa no cambiaría. B) su masa podría cambiar, pero su peso no cambiaría. C) ni su peso ni su masa podrían cambiar. D) tanto su peso como su masa podrían cambiar. E) Nada de esto es cierto. 9) Un racimo de bananas cuelga al final de una cuerda que pasa a través de una polea ligera sin fricción. En el otro extremo de la cuerda cuelga un mono cuya masa es la misma que la de las bananas. Inicialmente tanto el mono como las bananas están balanceadas y en reposo. Ahora el mono comienza a subir por la cuerda, se mueve alejándose de la tierra con una velocidad v. Qué ocurre con las bananas? A) Suben a velocidad de 1/2 v. B) Suben con velocidad 2v. C) Suben a velocidad v. D) Permanecen inmóviles. E) Bajan a velocidad v. 9)
Figura 4.4 10) Dick y Jane estan de pie sobre una plataforma de peso insignificante, como se muestra en la Figura 4.4. Dick pesa 500 N y Jane pesa 400 N. Jane apoya un poco su peso sobre el final de la cuerda que ella sostiene. Cuál es la fuerza descendente que ella ejerce sobre la plataforma? A) 50 N B) 100 N C) 300 N D) 240 N E) 0 10) Figura 5.1 11) En la Figura 5.1 se muestra un sistema de bloques y una polea sin fricción. El Bloque A tiene una masa de 8.0 kg y está sobre una superficie rugosa (µ= 0.40). El Bloque C tiene una masa de 4.0 kg. Una fuerza externa P = 5.0 N, aplicada verticalmente al bloque A, mantiene al sistema en equilibrio estático com se muestra en la Figura 5.1. La fuerza de fricción sobre el bloque A coresponde a: A) 30 N B) 28 N C) 25 N D) 20 N E) 23 N 11)
Figura 5.9 12) Los Bloques A y B de masas de 15 kg, y 14 kg, respectivamente, están conectadas por una cuerda, que pasa sobre una polea ligera sin fricción, como se muestra. La superficie horizontal es rugosa. Los coeficientes de fricción estática y cinética son 0.40 y 0.20, respectivamente. Las fuerzas externas P y Q actúan sobre el bloque B, como se muestra. En la Figura 5.9, la fuerza P es igual a 56 N. La fuerza Q por la que la fuerza de fricción sobre el bloque B es igual a cero coresponde a: A) 140 N B) 150 N C) 210 N D) 59 N E) 29 N 12) 13) Una pelota de masa 4.0 kg está suspedida por dos alambres de un brazo horizontal, el cuál está unido a una base vertical, como se muestra en la Figura 5.12. La base está en rotación uniforme sobre su eje de tal forma que la velocidad lineal de la pelota es igual a 2.1 m/s. La tensión en el alambre 1 es cercana a: A) 5.8 N B) 17 N C) 12 N D) 23 N E) 29 N 13) Figura 5.5 Se muestra un sistema que se compone de bloques, una polea ligera sin fricción, un plano inclinado sin fricción y cuerdas conectoras. El bloque de 9 kg acelera hacia abajo cuando el sistema se libera del reposo. 14) En la Figura 5.5, la tensión en la cuerda que conecta el bloque de 6 kg y el bloque de 4 kg 14) corresponde a: A) 36 N B) 39 N C) 30 N D) 33 N E) 42 N Figura 5.2 15) En la Figura 5.2, un bloque de masa M cuelga en equilibrio. La cuerda se sujeta a la pared es horizontal y tiene una tensión de 52 N. La cuerda sujetada al techo tiene una tensión de 91 N, y forma un ángulo con el techo. El ángulo es A) 55 B) 45 C) 30 D) 63 E) 35 15)
Figura 5.7 Se muestra un sistema que comprende bloques, una polea ligera sin fricción, y cuerdas conectoras. El bloque de 9 kg está sobre una mesa horizontal de superfiice lisa (µ = 0). Las superficies del bloque de 12 kg son rugosas, con µ = 0.30. 16) En la Figura 5.7, la masa M se fija de modo que descienda a velocidad constante cuando sea 16) soltada. La masa M es cercana a: A) 2.7 kg B) 2.4 kg C) 3.6 kg D) 3.0 kg E) 3.3 kg Figura 5.10 17) En la Figura 5.10 un remolcador de esquí tira de un esquiador hacia arriba de una colina inclinada 10 encima de la horizontal. El esquiador parte desde el reposo y es jalado por un cable que ejerce una tensión T en un ángulo de 30 sobre la superficie de la colina. La masa del esquiador es de 60 kg y el coeficiente de fricción efectivo entre los esquis y la nieve es de 0.10. Cuál es la tensión máxima en el cable si la aceleración de partida no debe exceder 0.4 g? A) 366 N B) 246 N C) 535 N D) 187 N E) 431 N 17) Figura 5.6 18) En la Figura 5.6, cómo rueda colina abajo la pelota que se muestra?, 18) A) tanto su aceleración como la velocidad disminuyen. B) su velocidad disminuye y su aceleración aumenta. C) tanto su velocidad como su aceleración permanecen constantes. D) tanto su velocidad como su aceleración aumentan. E) su velocidad aumenta y su aceleración disminuye.
Figura 5.9 19) Como se muestra, los bloques A y B de 7 kg, y 11 kg, respectivamente, están unidos por una cuerda, que pasa a través de una polea ligera sin fricción. La superficie horizontal es rugosa. Los coeficientes de fricción estática y dinámica son 0.40 y 0.20, respectivamente. Fuerzas externas P y Q actúan sobre el bloque B, como se muestra. En la Figura 5.9, la fuerza Q es igual a cero. La fuerza P, por la cual el bloque B está al borde del movimiento, corresponde a: A) 170 N B) 240 N C) 120 N D) 64 N E) 580 N 19) Figura 5.11 20) En la Figura 5.11, un camión de plataforma de 2000 kg de masa viaja a 20 m/s (cerca de 45 MPH) lleva una carga de 500 kg de masa colocada 3 metros detrás de la cabina. La carga se mantiene sobre el camíon por la fricción, y el coeficiente de fricción entre la carga y la cama del camión es de 0.5. Cuál es la distancia más corta en la cual el camión puede detenerse sin que la carga se deslice hacia adelante lo suficiente para golpear la cabina? (Note que la carga puede deslizarse hacia adelante 3 metros antes de golpear la cabina.) A) 17.5 m B) 37.8 m C) 26.2 m D) 48.7 m E) 42.0 m 20)