Ejercicios – Capítulo 3

Ejercicios – Capítulo 3
1. ¿De qué manera un arco de flechas se comporta como un resorte?
2. A medida que se le da cuerda a un reloj mecánico resulta más y más difícil rotar la perilla. ¿Por qué?
3. El cabello rizado se comporta como un resorte que puede estirarse bajo su propio peso. ¿Por qué motivo un cabello
rizado que cuelga es mas liso en la parte superior?
4. Cuando uno reposa sobre un colchón resortado, éste empuja más fuertemente las partes del cuerpo que se incrustan
más profundamente en él. ¿Por qué no empuja con la misma fuerza sobre todo el cuerpo?
5. Si uno hala la canasta de una balanza de carnicería hasta que esta marca 15 N. ¿Qué fuerza hacia abajo está ejerciendo
en la canasta?
6. Mientras me peso en mi balanza de baño apoyo mis brazos en el lavamanos, ejerciendo una fuerza hacia abajo. ¿La
lectura de la balanza es correcta, o mas alta o menor que mi peso real?
7. Hay una balanza de baño sobre la mesa del comedor de mi casa. Uno de mis amigos se sube a la mesa para pesarse.
Una de las patas de la mesa está rajada y como temo que se pueda romper, sostengo esa esquina de la mesa ejerciendo una
fuerza de 100 N hacia arriba. Si la mesa se mantiene nivelada: ¿El peso reportado por la balanza será mayor, menor o
igual al peso de mi amigo?
8. Si coloco una báscula de baño sobre un plano inclinado y me paro sobre ella, el peso marcado por ella será mayor,
menor o igual a mi peso real?
9. Cuando uno se pesa en una báscula, esta marca el peso del cuerpo más el peso de la ropa. Sólo los zapatos están en
contacto con la bascule, entonces: ¿Cómo contribuye a la lectura el peso del resto de la ropa?
10. Para pesar a un niño uno puede subirse a la báscula con el niño y luego sin él. ¿Por qué motivo la diferencia de las
lecturas de la báscula es el peso del niño?
11. Una bola elástica pierde el 30% de la energía de colisión como calor. Cuando rebota en un piso duro rebotará al 70%
de la altura desde la que se dejó caer. Explique el 30% de pérdida en altura.
12. Las mejores pistas atléticas tienen pisos duros pero elásticos. ¿Como ayuda este tipo de superficie a los atletas?
13. ¿Por qué cansa tanto correr sobre arena suelta?
14. Los caminos empinados de montaña, con frecuencia tienen rampas de emergencia para los vehículos que se queden
sin frenos. ¿Por qué resultan más efectivas estas rampas si están cubiertas de una capa profunda de arena suelta?
15.Hay temporadas de béisbol con tantos jonrones que la gente empieza a sospechar que algo raro esá pasando con las
pelotas. ¿Qué se podría cambiar en ellas para hacerlas llegar más lejos de lo normal?
16. Durante la rehabilitación después de una cirugía de mano, a los pacientes se les solicita amasar y apretar una bola de
plastilina para recuperar la función de sus músculos. ¿Cómo se diferencia la transferencia de energía al apretar plastilina
de la transferencia de energía al apretar una pelota de caucho?
17. Su automóvil va por una autopista congestionada, todos los autos van hacia el sur a 100 km/h. El carro frente a usted
disminuye levemente su velocidad y usted lo choca suavemente. ¿Por qué es suave el impacto?
18. Los carritos chocones de los parques de diversiones son pequeños autos eléctricos que los conductores hacen chocar
intencionalmente. Todos los carros se mueven con aproximadamente la misma rapidez. ¿Por que motivo las colisiones
frontales son mas aparatosas que otro tipo de colisión?
19.Cuando dos trenes viajan lado a lado, aún si es a altísima velocidad, es posible para los pasajeros brincar de un tren a
otro. Explique por qué se pude realizar esta maniobra con seguridad.
20. Si se deja caer una esfera metálica sobre un piso de madera: ¿Por qué el piso recibe la mayor parte de la energía de
colisión y aporta la mayor parte de la energía de rebote?
21. Una bola de beisbol MFD (de menor factor de daño) tiene el mismo coeficiente de restitución que una bola normal,
excepto que se deforma más severamente durante una colisión. ¿Por qué motivo este incremento de la deformabilidad
disminuye las fuerzas ejercidas por la bola cuando rebota y reduce las probabilidades de causar daño?
22. Las plantillas de las zapatillas para trotar suavizan los golpes producidos al chocar contra el pavimento. ¿Por qúe
motivo las plantillas reducen las fuerzas encargadas de detener los pies al contacto con el piso?
23. Algunas zapatillas de atletismo vienen provistas de cámaras de aire. Estas cámaras de aire actúan como resortes que
se endurecen al aumentar la presión de aire. La presión alta hace que uno rebote del piso más rápidamente. ¿Por qué
motivo la presión alta disminuye el tiempo de rebote?
24. ¿Por qué duele menos aterrizar en una colchoneta de espuma que en el piso de concreto al realizar un salto alto?
25. ¿Por qué motivo la superficie de un martillo tiene que ser dura e y rígida?
26. Algunas atracciones en los parques de diversiones nos zarandean hacia adelante y hacia atrás en el plano horizontal.
¿Por qué motivo este movimiento resulta mucho más perturbador para nuestro cuerpo que viajar a alta velocidad en un
avión?
27. Si uno viaja en el Metro a lo largo de una carrilera recta y nivelada a velocidad constante, al cerrar los ojos no puede
decir hacia donde se dirige. ¿Por qué?
28. Mover una lata de pintura spray, rápidamente en una dirección no mezclará la pintura tan bien como se logra agitando
la lata en varias direcciones. ¿Por qué resulta tan importante cambiar direcciones para mezclar la pintura?
29. ¿Por qué motivo el sonajero de un bebé hace ruido sólo cuando éste lo mueve hacia adelante y hacia atrás y nó cuando
lo mueve sin parar en una sola dirección?
Problemas – Capítulo 3
1. Sus nuevas sillas de diseñador tienen un marco tubular en forma de S que se comporta como un resorte. Cuando uno
de sus amigos que pesa 600 N, se sienta, este se dobla 4 cm. ¿Cual es la constante de resorte para esa silla?
P.1
15,000 N/m.
2. Otro de sus amigos pesa 1000 N . ¿Cuando éste amigo se sienta en la silla del Problema 1, que tanto se dobla la silla?
3. Si uno aprieta una pelota de caucho con una fuerza de 1N, la pelota se comprime 2 mm. ¿Que tanto se debe deformar la
pelota para lograr que empuje con una fuerza de 5 N?
P.3
10 mm
4. Cuando un usted se para sobre un tampolin, su superficie elástica se deforma bajando 0.12 m. Si usted rebota sobre él
de tal manera que su superficie baja 0.30 m: ¿Que fuerza estará ejerciendo el piso sobre usted?
5. Un grupo de ingenieros tratan de crear “gravedad artificial” en una estación espacial en forma de anillo, haciendola
rotar como una centrífuga. El anillo tiene 100 m de radio. ¿Qué tan rápido debe rotar esta estación espacial para dar a los
astronautas pesos aparentes idénticos a su peso en la Tierra?
P.5
It must turn at about 31 m/s.
6. Un satélite orbita la tierra justo al nivel del piso. La fuerza centrípeta que obliga al satélite a seguir una trayectoria
circular es su peso, de tal forma que su aceleración centrípeta es 9.8 m/s2 (la aceleración debida a la gravedad cerca de la
superficie terrestre).Si el radio de la Tierra es de 6375km aproximadamente: ¿Qué tan rápido se debe mover el satélite?
¿Cuánto tiempo se demora en dar una vuelta alrededor de la Tierra?
7. Al poner agua en la licuadora, esta empieza a viajar en un círculo de 5 cm de radio a una velocidad de 1 m/s. ¿Cúal es
la aceleración del agua?
P.7
20 m/s2.
8. En el Problema 7: ¿Que fuerza deben ejercer las paredes del frasco de la licuadora sobre 0.001 kg del agua que rota?