Física para todo

Física.
Resolución 3.
1- Calcule la magnitud de la cantidad de movimiento lineal para los casos que siguen: a- un protón
con masa 1,67 x10-27 Kg moviéndose con una velocidad de 5,0 x10 6 m/s; b- una bala de 15,0 g se
mueve con una velocidad de 300 m/s; c- un competidor de velocidad de 75,0 Kg con una
velocidad de 10,0 m/s; d- la Tierra (masa = 5,98x1024 Kg) se mueve con una velocidad orbital
igual a 2,98 x104 m/s.
2- Un jugador afirma que puede lanzar una pelota de béisbol de 0,145 Kg con tanta cantidad de
movimiento como la de una bala de 3,0 g moviéndose con una velocidad de 1,5 x10 3 m/s. a- ¿Cuál
debe ser la velocidad de la pelota de béisbol si es válida la afirmación del jugador? b- ¿Cuál
tiene mayor energía cinética, la pelota o la bala?
3- Una pelota de 0,10 g se lanza directo hacia arriba en el aire con una velocidad inicial de 15 m/s.
Hallar la cantidad de movimiento de la pelota a- en su altura máxima y b- a la mitad de su altura
máxima.
4- Un jugador de béisbol de 84,0 Kg de masa corre a 6,7 m/s deslizándose en la placa del
bateador. a- ¿Qué magnitud de impulso se entrega al jugador por fricción? b- Si el
deslizamiento dura 0,750 s, ¿qué fuerza de fricción promedio se ejerce en el jugador?
5- Un objeto tiene una energía cinética de 275 J y una cantidad de movimiento de 25,0 Kg.m/s de
magnitud. Hallar la velocidad y la masa del objeto.
6- Un balón de voleibol de 0,280 Kg se aproxima horizontalmente a un jugador con una velocidad
de 15,0 m/s. El jugador golpea con el puño al balón ocasionando que el balón se mueva en la
dirección opuesta con una velocidad de 22,0 m/s.
a- ¿Qué impulso entrega el jugador al balón?
b- Si el puño del jugador está en contacto con el balón por 0,060 s, encontrar la magnitud de la
fuerza promedio ejercida en el puño del jugador?
7- Una pelota de 0,150 Kg de masa se deja caer a partir del reposo desde una altura de 1,25 m. Si
rebota desde el piso para alcanzar una altura de 0,960 m. ¿Qué impulso le proporcionó el piso a
la pelota?
8- Un jugador de tenis recibe un tiro con la pelota (0,060 Kg) viajando horizontalmente a 50,0 m/s
y lo regresa con la pelota viajando horizontalmente a 40,0 m/s en sentido opuesto.
a- ¿Cuál es el impulso entregado a la pelota por la raqueta?
b- ¿Cuál es el trabajo que hace la raqueta en la pelota?
9- Se lanza un balón de 0,50 Kg hacia el este con una velocidad de 15,0 m/s. Un receptor inmóvil lo
atrapa y lo pone en reposo en 0,020 s.
a- ¿Cuál es el impulso entregado al balón cuando es atrapado?
b- ¿Cuál es la fuerza promedio ejercida en el receptor?
10- La fuerza que se muestra en la figura actúa en un objeto de
1,5 Kg. Hallar: a- el impulso de la fuerza, b- la velocidad final
del objeto si inicialmente está en reposo y c- la velocidad final
del objeto si inicialmente está moviéndose a lo largo del eje x
con una velocidad de -2,0 m/s.
11- Una persona de 65,0 Kg lanza una bola de nieve de 0,045 Kg
hacia delante con rapidez respecto a la tierra de 30,0 m/s.
ej. 10
Una segunda persona de 60,0 Kg atrapa la bola de nieve: Las
dos personas están sobre patines. La primera persona
inicialmente se está moviendo hacia delante con una rapidez de 2,5 m/s y la segunda persona
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inicialmente está en reposo. ¿Cuáles son las velocidades de las dos personas después de
intercambiar la bola de nieve? Ignore la fricción entre los patines de hielo.
12- Una fuerza de magnitud Fx que actúa en la dirección x en una partícula
de 2,0 Kg varía con el tiempo como se muestra en la figura. Hallar a- el
impulso de la fuerza, b- la velocidad final de la partícula si inicialmente
está en reposo y c- la velocidad final de la partícula si inicialmente está
moviéndose a lo largo del eje x con una velocidad de -2,0 m/s.
13- Dos patinadores sobre hielo se sostienen de las manos en el centro de un
estanque congelado cuando se presenta una discusión. El patinador A
empuja al patinador B a lo largo de una dirección horizontal. Identifique
ej. 12
a- las fuerzas horizontales que actúan en A y b- aquellas que actúan en
B, c- qué fuerza es mayor, ¿la fuerza de sobre A o la fuerza sobre B? d¿Se puede utilizar la conservación de cantidad de movimiento para el sistema A y B? explique.
e- Si A tiene una masa de 0,90 veces la de B y B comienza a alejarse con una rapidez de 2,0
m/s, encuentre la rapidez de a.
14- Una bola de acero de 3,0 Kg golpea una gruesa pared a 10,0
m/s con un ángulo de 60° con el plano de la pared. La bola
rebota de la pared con la misma rapidez y ángulo, si la bola
está en contacto con la pared por 0,20 s, ¿cuál es la fuerza
promedio ejercida por la pared sobre la bola?
15- Un hombre de masa m 1= 70,0 Kg esta patinando con v1= 8,0
m/s detrás de su esposa de masa m 2 = 50,0 Kg, quién está
patinando a v2= 4,0 m/s. En lugar de rebasarla, sin darse
ej. 14
cuenta colisiona con ella. Se sujeta de la cintura de su esposa
y mantiene el equilibrio.
a- Bosqueje el problema con diagramas antes y después, representando los esquiadores como
bloques.
b- ¿La colisión se describe mejor como elástica, inelástica o perfectamente inelástica? ¿Por qué?
c- Escriba la ecuación general para la conservación de la cantidad de movimiento en términos de
m1, v1, m2, v2 y la velocidad final vf.
d- Resuelva la ecuación de cantidad de movimiento para vf.
e- Sustituya valores, obteniendo el valor numérico para v f.
16- Un arquero dispara una flecha hacia un objeto de 300 g que se desliza en su dirección con una
rapidez de 2,50 m/s sobre una superficie uniforme, resbaladiza. La flecha e 22,5 g se dispara
con una rapidez de 35,0 m/s y pasa a través del objetivo, que se detiene por el impacto. ¿Cuál
es la rapidez de la flecha después de pasar a través del objeto?
17- Un patinador sobre hielo de 75,0 kg que se mueve a 10,0 m/s choca con un patinador inmóvil de
igual masa. Después de la colisión, los dos esquiadores se mueven como una unidad a 5,00 m/s.
Considere que la fuerza promedio que un esquiador puede experimentar sin romperse un hueso
es de 4500 N. Si el tiempo de impacto es de 0,100 s, ¿se rompe un hueso?
18- Un vagón de ferrocarril de 2,0 x10 4 Kg de masa se mueve a 3,0 m/s choca y se une con dos
vagones acoplados, cada uno de la misma masa que el vagón solo y se mueven en el mismo sentido
a 1,2 m/s.
a- ¿Cuál es la rapidez de los tres vagones unidos después de la colisión?
b- ¿Cuánta energía cinética se pierde en la colisión?
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19- Una bala de 7,0 g se dispara en un péndulo balístico de 1,5 Kg. La bala emerge del bloque con una
rapidez de 200 m/s y el bloque se eleva a una altura máxima de 12 cm. Calcular la rapidez inicial
de la bala.
20- Se dispara una bala de 0,030 Kg verticalmente a 200 m/s en una pelota de béisbol de 0,15 Kg
inicialmente en reposo. ¿Después de la colisión, que tan alto se elevan la bala y la pelota
combinadas, suponiendo que la bala se incrusta en la pelota?
21- Se dispara una bala de 8,00 g dentro de un bloque de 250 g
que está inicialmente en reposo con el borde de una mesa de
1,00 m de altura. La bala permanece en el bloque y después del
impacto el bloque aterriza a 2,00 m de la parte inferior de la
mesa. Calcule la rapidez inicial de la bala.
22- Un objeto de 5,00 g que se mueve hacia la derecha a 20,0
cm/s realiza una colisión elástica de frente con un objeto de
10,0 g que está inicialmente en reposo. Hallar a- la velocidad
ej. 21
de cada objeto después de la colisión y b- la fracción de la
energía cinética inicial transferida al objeto de 10,0 g.
23- Un objeto de 25,0 g que se mueve a la derecha a 20,0 cm/s alcanza y colisiona elásticamente
con un objeto de 10,0 g moviéndose en la misma dirección de 15,0 cm/s. Hallar la velocidad de
cada objeto después de la colisión.
24- Un automóvil de 1200 Kg viajando inicialmente con una rapidez de 25,0 m/s en una dirección del
este choca con el extremo posterior de una
camioneta de 9000 Kg moviéndose en la
misma dirección a 20,0 m/s. La velocidad del
automóvil a la derecha después de la colisión
es de 18,0 m/s hacia el este.
a- ¿Cuál es la velocidad de la camioneta a la
derecha después de la colisión?
b- ¿Cuánta energía mecánica se pierde en la
colisión? Explique.
25- Una bola de billar que rueda a través de una
mesa a 1,50 m/s hace una colisión elástica
Ej. 24
de frente con una bola idéntica. Hallar la
rapidez de cada bola después de la colisión a- cuando la segunda bola esta inicialmente en
reposo, b- cuando la segunda bola se está moviendo hacia la primera con una rapidez de 1,00
m/s y c- cuando la segunda bola se está alejando de la primera con una rapidez de 1,00 m/s.
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