SERIE 3 DE PROBLEMAS CURSO FISICA I

SERIE 3 DE PROBLEMAS
CURSO FISICA I
Resolver en equipo de (2) DOS alumn@s. Fecha de entrega: Martes 20 de noviembre 2012
PROBLEMA 1 : Cuando un resorte ideal horizontal está en equilibrio, se fija una masa a su extremo
en x = 0. Si la constante de resorte es de 440 N/m, ¿cuánto trabajo hace el resorte sobre la masa
si esta se mueve de x = - 0.20 m a x =+0.40m?
R= -26 J
PROBLEMA 2 : Un hombre mueve una aspiradora 1.0 m hacia delante y 1.0 m hacia atrás 300 veces
para limpiar un piso, aplicando una fuerza de 40 N durante cada movimiento. Los empujes y las
tracciones forman un ángulo de 60º con la horizontal. ¿cuánto trabajo efectúa el hombre sobre la
aspiradora? R = 6000 J
Comience por trazar el diagrama de cuerpo libre
PROBLEMA 3 :El conductor de un automóvil de 1200 kg observa que, con sus engranes en neutral,
rueda hacia abajo de una colina con rapidez constante de 110 km/h sobre un camino que tiene
una pendiente de 1:20.
Dibuje el diagrama de cuerpo libre para el automóvil, que muestre la fuerza de gravedad, la
fuerza normal (ejercida por el camino) y la fuerza de fricción (ejercida por el camino y por la
resistencia del aire)
¿Cuál es la magnitud de la fuerza de fricción en el automóvil bajo estas condiciones? R = 590 N
¿Cuál es el trabajo que realiza la fuerza de fricción mientras el automóvil viaja 1.0 km hacia abajo por
el camino? R = - 5.9 x105 J
Tomados de Física I: Ohanian/Markert, 2009 Y Serway/Jewett e-book 2005
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PROBLEMA 4 : Se aplica una fuerza constante de 25 N a un cuerpo que se mueve en línea recta una
distancia de 12 m. La fuerza realiza sobre el cuerpo un trabajo de 175 J. ¿Cuál es el ángulo entre la
fuerza y la trayectoria del cuerpo? R = 54°
PROBLEMA 5: El satélite Skylab se desintegró al ingresar a la atmósfera. Entre las piezas que se
estrellaron sobre la superficie de la Tierra, una de las más pesadas fue un compartimiento
recubierto con una capa de plomo de 1770 kg que tenía una rapidez estimada de impacto de 120
m/s en la superficie.
¿Cuál era su energía cinética? R = 1.3x107 J
¿Cuántos kilogramos de TNT se tendrían que hacer estallar para liberar la misma cantidad de
energía? (Un kilogramo de TNT libera 4.6 X106 J) R = 2.8 kg
PROBLEMA 6: Por falla de frenos, una bicicleta se precipita, junto con el ciclista, por una cuesta
empinada de 45 m de altura. Si la bicicleta comienza desde el reposo y no hay fricción ¿cuál es la
rapidez final que adquiere al final de la cuesta?
R = 29.7 m/s
PROBLEMA 7 : Se necesitan 2200 J de trabajo para subir un cubo de agua de 15 kg del fondo al
brocal de un pozo. ¿Cuál es la profundidad del pozo? R = 15 m
PROBLEMA 8: Una partícula de 3 kg tiene una velocidad de (3.00 i – 4.00 j) m/s.
a)
Encuentre las componentes x y y de su cantidad de movimiento. R1 = 9.00 kg m/s R2 = -12.0 kg m/s
b)
Encuentre la magnitud y dirección de su cantidad de movimiento. R1 = 15.0 kg m/s
R2 = 307°
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PROBLEMA 9: Una partícula de masa m se mueve con cantidad de movimiento de magnitud p.
a) Demuestre que la energía cinética de la partícula está dada por K = p2 / 2m.
b) Exprese la magnitud de la cantidad de movimiento de la partícula en términos de su energía
cinética y masa.
PROBLEMA 10: Una bola de acero de 3.00 kg golpea una pared con una rapidez de 10.0 m/s en un ángulo
de 60º con la superficie. Y rebota con la misma rapidez y ángulo. Si la bola está en contacto con la
pared durante 0.200 s ¿Cuál es la fuerza promedio que la pared ejerce sobre la bola? R = - 260 N
Sugerencia: emplee Fpromedio = p / t y realice la descomposición
de p(=mv) en x, y
PROBLEMA 11: Un jugador de tenis recibe un tiro con la bola (0.600 kg) que viaja horizontalmente a 50.0
m/s y regresa el tiro con la bola viajando horizontalmente a 40.0 m/s en la dirección opuesta.
a) ¿Cuál es el impulso que la raqueta de tenis entrega a la bola? R = 5.40 i N s
b) ¿Qué trabajo realiza la raqueta sobre la bola? R = - 27.0 J
Sugerencia: emplee la ecuación de impulso I = p = pf – pi (vectores) y el teorema trabajo-energía
cinética.
PROBLEMA 12: Un objeto de 3 kg de masa, que se mueve con uan velocidad inicial de 5.00 i m/s choca
y se une a un objeto de 2.00 kg de masa (COLISIÓN INELÁSTICA) con una velocidad inicial de -3.00 j m/s.
Encuentre la velocidad final del objeto compuesto. R = (3.00 i – 1.20 j ) m/s
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PROBLEMA 13: Una porción de arcilla pegajosa de 12.0 g es arrojada
horizontalmente a un bloque de madera de 100 g, al inicio en reposo,
sobre una superficie horizontal. La arcilla se pega al bloque
(COLISIÓN INELÁSTICA). Después del impacto, el bloque se desliza
7.50 m antes de llegar al reposo. Si el coeficiente de fricción entre el
bloque y la superficie es  = 0.650,
¿Cuál fue la rapidez de la masilla inmediatamente antes del impacto?
R = 91.2 m/s
Sugerencia: además de la ecuación de conservación de cantidad
movimiento, la relación adicional es el teorema trabajo-energía
cinética:
Kf = W = ffricción d = (Fn ) d = (mfinal g)  d
PROBLEMA 14: Dos discos de igual masa, uno de color
anaranjado (O) y otro amarillo (Y) están involucrados en
una colisión oblicua ELÁSTICA. El disco amarillo
inicialmente está en reposo y es golpeado por el disco
anaranjado que se mueve con una rapidez vi. Después
de la colisión, el disco anaranjado se mueve a lo largo
de una dirección que forma un ángulo  con su dirección
de movimiento inicial. Las velocidades de los dos discos
son perpendiculares después de la colisión. Determine
la rapidez final de cada disco. R1 = vi sen  R2 = vi cos 
Sugerencia: emplee las ecuaciones de conservación
de cantidad de movimiento en x-y; y tome en cuenta la
perpendicularidad de las velocidades de los discos
tras la colisión.
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