Ing. Jonathan Torres Barrera. 1 de Noviembre de 2016 2.7. LEYES DE NEWTON. 59.- Un objeto recibe una fuerza neta de 125 N, que lo acelera a 0.5 m/s 2. Determina su peso. 60.- A un móvil de 1225 N de peso se le aplica una fuerza neta de 250 N. Qué aceleración experimenta? 61.- Un cuerpo de 78.4 N de peso, se acelera a 0.6 m/s 2. Qué fuerza neta se le aplicó? 62.- Un móvil de 40 kg que viaja a 4 m/s, recibe una fuerza neta de 120N durante 8 s. Con qué valor de velocidad termina? 63.- Un cuerpo viajando a 10 m/s, recibe una fuerza neta de 600 N durante 12.5 s, que lo acelera para terminar a 30 m/s. De cuánto es su masa? 64.- Un móvil de 75 kg que recibe una fuerza neta de 450 N durante 4.2 s, termina con un valor de velocidad de 31.7 m/s. Cuánto valor de velocidad tenía? 65.- Obtén la fuerza neta que se le ejerce a una bala de 52 g, para que partiendo del reposo alcance un valor de velocidad de 200 m/s en 0.004 s. 66.- Una bola de boliche en reposo está en equilibrio. Estará también en equilibrio cuando se mueva con velocidad constante en trayectoria recta? Explique su respuesta con detalles. 67.- En un choque de frente entre un auto pequeño y un camión, ambos con la misma rapidez de 30 km/h, alguno de los dos ejerce mayor fuerza sobre el otro? Por qué? 68.- Menciona una desventaja producida por la fricción. 69.- Un automóvil de 1600 kg que viaja a 90 km/h en un camino plano y recto, se lleva uniformemente al reposo. Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza de frenado?, si éste cambio se realiza en un tiempo de 5.0 s 70.- Un automóvil de 1400 kg que viaja a 108 km/h en un camino plano y recto, se lleva uniformemente al reposo. Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza de frenado?, si éste cambio se realiza mientras recorre una distancia de 50 m? 2.8. TRABAJO MECÁNICO, ENERGÍA MECÁNICA Y POTENCIA. 71.- Determina el trabajo mecánico realizado por cada fuerza en el siguiente esquema:
Ing. Jonathan Torres Barrera 1 de Noviembre de 2016 2 72.- Muestra por medio de ejemplos, tres transformaciones de energía, indicando los tipos de energía y el medio que permite el paso de un tipo de energía a otro. 73.- A qué se refiere la ley de la Conservación del la Energía mecánica? 74.- Una piedra de 0.08 kg lleva una energía debido a su movimiento de 400 J. Encuentra su velocidad. 75.- Una lámpara de 2.5 kg cuelga de un techo de manera que queda con una energía de posición de 49 J. Halla la altura. 76.- Un automóvil de 2100 kg que viaja a 15 m/s por una carretera plana, acciona sus frenos para reducir su energía cinética en 50 000 J. (a) Qué velocidad adquiere al realizarse esto? (b) Si queremos llevarlo al reposo, Cuánta energía cinética más debe eliminarse? 77.- Un beisbolista arroja una pelota de 0.25 kg con una velocidad de 36 m/s. Si otro jugador está a punto de recoger la pelota al mismo nivel pero con una velocidad de 33 m/s. Cuánta energía se ha perdido por el efecto del aire? 78.- Determina la potencia que debe tener el motor de un elevador que levanta la cabina de 6000 N y que lleva 12 pasajeros que promedian 650 N de peso, a una altura de 15 m en 25 s. Considera que no hay perdidas por la fricción, ni contrapeso. 79.- Un motor ejerce una fuerza constante de 650 N para realizar un trabajo con velocidad media de 12 m/s, durante 4 minutos. Determina la Potencia en HP y la cantidad de trabajo realizada. 80.- Determina los valores de las energías cinética, potencial y mecánica, para cada instante de la caída de una pelota de 0.08 kg al soltarle desde 50 m de altura. Datos adicionales, obtenidos con las ecuaciones de caída libre: a) Al momento de soltarla, la v i = 0, y se tiene h = 50 m. b) En el primer segundo: v 1 = 9.8 m/s, y la h = 45.1 m. c) Después de dos segundos: v 2 = 19.6 m/s, y la h = 30.4 m d) Para 3 segundos: v 3 = 29.4 m/s, y la h = 5.9 m 81.- Se conoce que en un punto de la trayectoria del vuelo de una pelota de 0.05 kg, las energías cinética y potencial son de 28 J y 32 J respectivamente, si en otro punto de su movimiento la energía cinética es de 45 J. Cuánto valen la Energía mecánica y la potencial en este punto? 82.- En un punto del ascenso de un carrito de 6 kg, se conoce que la energía cinética es de 240 J y potencial de 210 J, si en otro punto de su movimiento la energía potencial es de 400 J. Cuánto valen la Energía mecánica y la cinética en este punto? 83.- Se dispara una bala de 0.06 kg de manera vertical a 150 m/s desde una altura de un edificio de 40 m de alto. Determina los valores de las energías cinética, potencial y mecánica, para el momento que la bala sube a 50 m/s. 84.- De un globo aerostático que vuela a 100 m del piso, se arroja hacia abajo un saco de arena de 0.2 kg a 20 m/s. Determina los valores de las energías cinética, potencial y mecánica, para el momento que se encuentra a 25 m del piso.
Ing. Jonathan Torres Barrera 1 de Noviembre de 2016 3 CUESTIONARIO PARA PREPARAR LA SEGUNDA EVALUACIÓN PARCIAL DE FÍSICA I LEYES DE NEWTON. MASA Y PESO. 2.63. Cuál es la definición de inercia y cuál es su unidad en el Sistema Internacional? 2.64. Si un astronauta registra que su masa en la Tierra es de 72 kg, y se traslada a la Luna donde su gravedad es 1/6 de la que se tiene en la Tierra, Cuánto es en la Luna su masa? 2.65. Cuál es el instrumento que se emplea para medir la masa de un cuerpo? 2.66. Qué efectos puede causar la aplicación de una fuerza a un cuerpo determinado? 2.67. Con qué instrumento se miden los valores de Fuerza? 2.68. Qué valor de peso tiene una manzana, si al comprar 1 kg de ellas, se reciben 4 manzanas? 2.69. En general, dónde pesa más una misma persona, en Acapulco o en el D.F? y por qué? 2.70. Qué instrumento se utiliza para pesar objetos? PRIMERA LEY DE NEWTON 2.71. Según el principio de inercia y primera ley de Newton si un cuerpo se encuentra sometido a una suma de fuerzas con valor de 0 entonces, qué le sucede a su velocidad? 2.72. Por qué un balín después de empujarlo, ya en movimiento, si no vemos ninguna fuerza aplicada, se detiene? 2.73. De qué variables depende la magnitud de la fuerza de fricción? 2.74. Dos situaciones favorables, causadas por la fuerza de fricción, son: 2.75. Si no existe ninguna fuerza actuando sobre un cuerpo, cuánto vale la aceleración? SEGUNDA LEY DE NEWTON 2.76.- Sí una fuerza F, cuando no hay fricción, produce una aceleración a al actuar sobre una masa m ; al triplicar la masa y aumentar la fuerza 12 veces, la nueva aceleración resultante cuánto será? 2.77. Se aplica una fuerza neta de 450 N a un móvil de 90 kg. Cuánto valdrá su aceleración? 2.78. Una persona empuja, con una fuerza de 10N y dirección horizontal, un carrito de 5kg colocado sobre el piso horizontal, considera que la fricción es cero. Qué aceleración tiene el carrito? 2.79. Un bloque cuya masa es de 1.5kg es jalado de manera horizontal, el bloque adquiere una aceleración de 0.25m/s 2, calcula el valor de la fuerza con la que se jala el bloque 2.80. Determina la masa que tiene un cuerpo que pesa 548.8N, si el valor de la gravedad donde se encuentra es de 9.8m/s 2. 2.81. Calcule la fuerza que debe aplicarse a un cuerpo cuyo peso es de 196 N para que adquiera una aceleración de 4 m 2 s 2.82. Halla el peso de un móvil si recibe una fuerza neta de 88 N que ocasiona una aceleración de 1.5 2.83. Una fuerza neta de 50 N, qué aceleración produce a un cuerpo que pesa 1470 N? m 2 s
Ing. Jonathan Torres Barrera 1 de Noviembre de 2016 4 2.84. A un cuerpo con masa es de 250 g, se le aplica una fuerza neta de 40N para que cambie su velocidad de 3 m/s a 15 m/s, en qué tiempo se efectúa este cambio de velocidad? 2.85. El diagrama muestra un objeto de 4 kilogramos acelerado a 10 m/s 2 sobre una superficie horizontal. Cuál es la magnitud de la fuerza de fricción que actúa sobre el objeto? TERCERA LEY DE NEWTON 2.86. En el espacio exterior un astronauta lanza hacia adelante una pelota, qué le sucede a cada uno de estos cuerpos? 2.87. Un astronauta se mueve por el espacio lejos de cualquier planeta o estrella. Él observa una gran piedra, tomada como espécimen en un planeta extraño que flota alrededor de la cabina de la nave. Debe empujarla con suavidad o patearla al compartimiento de carga? porqué? 2.88. Qué establece la tercera ley de Newton? 2.89. Una jovencita de 350 N de peso, empuja con una fuerza de 80 N a un joven que pesa 700 N de peso. Cuánta fuerza ejerce el joven sobre la chica? 2.90. En un choque entre Homero (100 kg) quien viene corriendo y Bart (25 kg) que está en reposo. Quién ejerce mayor fuerza? 2.91. Un niño de 40.0 kg en reposo en su trineo sobre una superficie horizontal de hielo (fricción cero). Sólo tiene un lingote de oro puro de 10 kg. a) Piensa que si quiere salvarse de morir tendrá que lanzar su tesoro en dirección contraria a donde le conviene moverse. Crees que esta es la única manera de moverse? b) Y si logra dar una rapidez de 1m/s al lingote, qué rapidez tendrá el niño? TRABAJO Y ENERGÍA 2.92. El trabajo hecho al acelerar un objeto a lo largo de una superficie horizontal sin fricción es igual al cambio de: 2.93. Un atleta sostiene sobre su cabeza una pesa de 75 kg de masa en una altura de 1.8 m, si la sostiene durante 30 s, cuánto trabajo realiza mientras la sostiene sobre su cabeza? (g = 10 m/s 2 ) 2.94. Un cuerpo de masa de 15 kg se levanta 4 m sobre una mesa en un tiempo de ¼ de minuto. Cuánto trabajo se necesitó para elevar la masa? (Considera g = 10 m/s 2 )
Ing. Jonathan Torres Barrera 1 de Noviembre de 2016 5 2.95. En el diagrama se muestra un niño aplicando una fuerza constante para tirar de un carro, haciendo un ángulo de 25 con la horizontal. Cuánto trabajo realiza el niño al desplazar el carro una distancia de 4.0 m? 2.96. Si a un cuerpo de 20 N se le aplica una fuerza verticalmente hacia arriba y se levanta hasta una altura de 1.5 m. Qué cantidad de trabajo se produjo? 2.97. Si un cuerpo se desplaza 10 m al aplicarle una fuerza de 50 N con un ángulo de 40. Cuál fue el trabajo realizado? 2.98. Calcula la energía potencial de una caja de jitomates de 22 kg que se encuentra suspendida a una altura de 1.60 m. 2.99. Determina la energía cinética de un balón de futbol cuya masa es de 200 g, y su velocidad de 25 m/s 2.100. Calcula la velocidad de un balón de 250 g que tiene una energía cinética de 100 J. 2.101. Calcula la energía mecánica de un avión cuya masa es de 2500 kg, que vuela a 360 km/h y se encuentra a una altura de 1000 m? 2.102. Si se lanza una pelota de 320 g verticalmente hacia arriba desde el piso con una velocidad inicial de 20 m/s. a) Calcular la energía potencial y cinética a ras del suelo. b) Calcular la energía potencial y cinética en el punto de máxima altura. c) Calcular las energías potencial y cinética cuando se encuentra de regreso en una altura de 5 m. 2.103. Un cuerpo de 2100 g adquiere una energía cinética de 650 J. Si parte del reposo, cuál es su velocidad final? 2.104.- Se lanza con una bazooka una pelota de 400 g en dirección vertical a 50 m/s, desde un nivel de referencia cero. Cuánta energía potencial tendrá en su punto de máxima altura? 2.105. Un bloque de hielo con una masa de 6 kg cae desde un techo situado a 3.5 m sobre el nivel del suelo, ignorando la resistencia del aire encuentre la energía cinética del bloque justo antes de que éste choque con el suelo. 2.106. Dos estudiantes de igual peso suben del primero al segundo piso. El primero usa un elevador y el segundo usa las escaleras. Comparado la energía potencial gravitacional ganada por el primer estudiante con la energía potencial gravitacional ganada por el segundo estudiante quién logró mayor energía? Y por qué? 2.107. Una bala de 0.5 kg se arroja desde lo alto de un edificio. Justo antes de chocar con el suelo la velocidad de la bala es de 20 m/s. Cuál es la energía potencial gravitacional, relativa al piso, al instante de ser arrojada? (despreciar la fricción) 2.108. Una clavadista de 60 kg se deja caer de la plataforma de clavados a 10 m por encima de la superficie de la alberca. Calcula sus energías potencial y cinética cuando se encuentra a 3 m por encima del agua.
Ing. Jonathan Torres Barrera 1 de Noviembre de 2016 6 2.109. Un proyectil de 0.004 Kg es lanzado hacia arriba a razón de 80 m/s desde una altura de 20 m Qué valor de energías mecánica, cinética y potencial tendrá, al subir con una velocidad de 30 m/s? 2.110. Una pelota de 0.4 Kg desciende a razón 10 m/s en una altura de 60 m. Qué valores de energías (cinética, potencial y mecánica) tendrá al encontrarse a 25 m del piso? 2.111. Se lanza verticalmente hacia abajo, una pelota de 0.08 kg a 4 m/s, desde 20 m de alto. Determina sus energías cinética, potencial y mecánica al encontrarse a 10 m del piso. 2.112. Se lanza verticalmente hacia arriba, una bala de 0.4 kg a 50 m/s, desde 10 m de alto. Determina sus energías cinética, potencial y mecánica al encontrarse subiendo a 20 m/s. POTENCIA MECÁNICA 2.113. Cuál es la definición y cuál es la unidad de potencia mecánica en el Sistema Internacional? 2.114. Si un cuerpo se desplaza 12 m en 1.25 s al ser empujado por una fuerza de 40 N Cuál fue la potencia desarrollada? 2.115. Con un motor de 1200 W se realiza trabajo con una fuerza media de 250 N Cuál es el valor de la velocidad con la que se realiza trabajo? 2.116. Una bomba levanta a 30 m de alto, 1500 kg de agua en un tiempo de 7.5 minutos. Cuál es la potencia desarrollada? 2.117. Un motor eléctrico que mueve un elevador 12 m en 30 s, aplicando una fuerza hacia arriba de 4 4.5 X 10 N Qué potencia desarrolla el motor? 2.118.- Un instructor de 100 kg y su amiga de 50 kg hacen una carrera sobre escaleras idénticas. El instructor alcanza la cima en 4.0 s mientras que su amiga tarda 2.0 s. Comparar la potencia al correr. 2.119. Un auto de 1200 kg, viaja a 28 m/s, choca contra una caja de 600 kg que se encuentra en reposo, si después de chocar se mueven juntos, qué valor de velocidad tienen ambos? 2.120. Un bloque de 5 kg en reposo recibe el impacto de otro de 7 kg que viaja contra él; por lo que ahora se mueven juntos a 4 m/s. Calcula su velocidad inicial. 2.121. Una grúa levanta una carga de 500 kg hasta una altura de 40 m, en un tiempo ½ minuto. Si la rapidez en el movimiento es constante, cuánto trabajo se hace y con qué Potencia en HP? 2.122. Un estudiante tiene seis libros de texto, cada uno de 4 cm de grueso y de 30 N de peso cuál es el trabajo mínimo que el estudiante debe hacer para acomodar los libros uno sobre el otro? 2.123. Un proyectil de 0.05 Kg es lanzada hacia arriba desde una altura de 30 m, con una velocidad de 50 m/s. Qué valores de energía cinética, potencial y mecánica, tendrá al ascender con una velocidad de 20 m/s? 2.124. Una pelota de 0.12 Kg desciende a razón 8 m/s en una altura de 30 m. Qué valores de energías (cinética, potencial y mecánica) tendrá al encontrarse a 10 m del piso? 2.125. Una canica de 0.08 kg, desciende a 10 m/s en una altura de 5 m. Cuánto valdrán sus energías al descender a 11 m/s?