Física 4º E.S.O. 2014/15 TEMA 5: Dinámica Ficha número 9 1.- 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.: 11760 N) b) El automóvil sube una rampa inclinada 30º respecto a la horizontal. (Sol.: 10184 N) 1
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
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. 19.- 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
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. 31.- 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: 1909750 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
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. 35.- 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. 37.- 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