Práctica 3. Dinámica.

Física General para Ciencias Naturales. Modalidad convencional.
Curso 2015
Práctica 3: Dinámica
Se recomienda en todos los problemas identificar claramente el sistema en estudio, los sistemas de
referencia y de coordenadas, hacer un esquema de fuerzas (prolijo!) e identificar quien ejerce las
fuerzas y las reaciones a cada una.
1- Una fuerza F=(Fx, 0, 0), aplicada a un objeto de masa m1 produce una aceleración (en módulo) de
3m/s2. La misma fuerza aplicada en un segundo objeto de masa m2 produce una aceleración de 1m/s2
¿Cuál es el valor de la razón m1/m2? ¿Cuál es la dirección de la aceleración? b) Un cuerpo tiene una
masa de 2kg. ¿Cuál es su peso en N? Si sobre dicho cuerpo actúa una fuerza F=(10 N, 0, 0) ¿Cuál es
la aceleración del cuerpo y su aceleración si se duplica la fuerza?
2- Una partícula de 3kg parte del reposo y recorre una
distancia de 4m en 2s con la acción de una sola fuerza
constante. Halle la magnitud de la fuerza.
F2
F2
90°
3- Dos fuerzas F1 y F2 actúan sobre una masa de 5kg.
Si F1=20N y F2=15N, encuentre la aceleración en los
casos (a) y (b) de la figura.
m
60°
F1
a)
m
F1
b)
T1
4- Se suspenden tres objetos de 10 kg como se muestra en la figura.
Determine cada una de las fuerzas de tensión.
T2
5- La caja de la figura, de 100 kg de masa
m
asciende con velocidad constante por el plano
inclinado (θ=30o) debido a una fuerza horizontal
T3
F. a) ¿Cuál es el módulo de esta fuerza? b) Si
m
quisiéramos evaluar las misma situación, pero
suponiendo que ahora hay roce entre el plano y la caja, siendo los
coeficientes de roce estático y dinámico de 0,25 y 0,15 respectivamente,
¿Subiría la caja con velocidad constante si aplicamos la misma fuerza?
¿Cuál es el valor de la fuerza de roce en esta situación?
m
6- Un hombre cuya masa es de 85 kg se encuentra de pie en un ascensor. Determinar la fuerza que
ejerce el piso sobre el hombre cuando: a) el ascensor asciende con velocidad constante. Indicar las
fuerzas que actúan sobre el hombre y las respectivas reacciones. b) el ascensor baja con velocidad
uniforme. c) el ascensor acelera hacia arriba a 4 m/s2. d) el ascensor acelera hacia abajo a 4 m/s2. e)
se corta el cable del ascensor y este cae libremente.
7- Calcular la aceleración de los cuerpos ma y mb de la
figura (4 kg y 6 kg respectivamente) y la tensión en la
cuerda si los cuerpos se deslizan sin fricción con el plano
¿Cómo cambia la aceleración de ma si sacamos la masa
mb y tiramos hacia abajo con una fuerza de 58,8 N?
8- Un bloque de 1,5 kg de masa (m) se halla apoyado sobre otro bloque de 5 kg de masa (M),
estando todo el sistema inicialmente en reposo. Si suponemos que entre la masa M mostrada en la
figura y el suelo no hay roce, mientras que el coeficiente
de roce estático entre ambas masas es de 0,2 y el cinético
es de 0,1, calcular: a) La máxima fuerza que puede
aplicarse sobre la masa M de manera que ambos bloques
se deslicen conjuntamente. Indicar claramente todas las
fuerzas que actúan sobre cada bloque así como los pares
de acción y reacción de las fuerzas que actúan. b) ¿Cuál
es la aceleración sobre las masas cuando se aplica la fuerza máxima? c) Si aplicamos el doble de la
fuerza máxima sobre el bloque M, ¿cuál es la aceleración de cada bloque?
9- Una fuerza F, constante y horizontal, se aplica sobre el bloque A tal como se indica en la figura
empujando de esta manera al bloque B con una fuerza de 20 N. Si las masa de A y B son 5 kg y 10
kg respectivamente, ¿con que aceleración se mueven? ¿Qué ocurre si la fuerza se aplica sobre el
bloque B? Suponga que no hay roce entre los bloques y el piso.
10- Dos bloques de masas mA=18 kg y mB=7 kg, están
unidos mediante un cable que pasa a través de una polea tal
como se muestra en la figura siguiente. El coeficiente de
rozamiento estático entre el bloque A y el plano inclinado es
0,2 mientras que el cinético es 0,1. a) Determinar el sentido
del movimiento y el módulo de la aceleración cuando se
dejan en libertad a partir del reposo, suponiendo condiciones
ideales, es decir que el cable es inextensible, la masa del
cable es despreciable y no existe roce entre la polea y el cable. b) Si duplico la masa de B ¿cambia el
sentido del movimiento? ¿Cuál sería el módulo de la aceleración en esta nueva condición?
Problemas adicionales
1- Una bala de 5g sale del cañón de un rifle con una rapidez de 320m/s. ¿Qué fuerza promedio es
ejercida sobre la bala durante su recorrido por el cañón del rifle, cuya longitud es de 0.82m? Suponga
que dentro del cañón la aceleración de la bala es constante.
2- Un bloque de 3kg parte del reposo desde la parte superior de un plano inclinado a 30° y resbala
una distancia de 2m hacia abajo del plano en 1.5s. Calcule a) la aceleración del bloque, b) el
coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque y el plano, c) la fuerza de rozamiento que actúa
sobre el bloque y d) la rapidez del bloque después que ha resbalado 2m.
3- Dos bloques cuyas masas son 2kg y 7kg están
conectados por una cuerda ligera que pasa sobre
una polea sin fricción como muestra la figura.
Los planos inclinados son lisos. Encuentre a) la
aceleración de cada bloque y b) la tensión en la
cuerda.
4- Un cuerpo de 16 kg de masa, se encuentra apoyado sobre una superficie horizontal áspera, siendo
el coeficiente de roce estático entre la superficie y el cuerpo de 0,3 y el cinético de 0,2. Si sobre el
cuerpo se aplica una fuerza horizontal F, determine:
a) La fuerza resultante sobre el bloque si F =45N. b) La magnitud mínima de F para poner en
movimiento al cuerpo. c) La distancia horizontal que recorre el cuerpo, hasta llegar a detenerse,
siendo F =80N y actúa sólo durante 4s.
5- Un cuerpo de 1kg de masa es empujado por una fuerza
horizontal F de módulo 15N como muestra la figura, desde el
pie de un plano inclinado en 37º con respecto a la horizontal y
cuyo coeficiente de roce cinético es 0,2. Si la fuerza F actúa
durante tres segundos solamente, determine la aceleración del
bloque y la distancia que alcanza a subir por el plano.
6- Determinar la aceleración con que se mueven los cuerpos de la figura y las
tensiones sobres las cuerdas si: a) no hay roce entre el plano y los cuerpos. b) si
el coeficiente de roce cinético entre el cuerpo m1 y el plano es de 0,3. (m1= 2
kg, m2= 1,8 kg y α=37o). Suponer a la polea ideal al igual que la cuerda.
7- El bloque de la figura posee una masa de 3 kg y es empujado hacia arriba por una fuerza la cual
forma un ángulo de 50º con la horizontal. Si el coeficiente de roce estático es
de 0,25 ¿Cuál debe ser el valor de dicha fuerza para que el bloque permanezca
en equilibrio?
8- Si la masa m1 de la figura es de 4 kg y m2 es de 6 kg
calcular la aceleración de los bloques y la tensión en la
cuerda. (Considerar la soga y polea como ideales).
9- Dos cajas conectadas por una cuerda están en una superficie horizontal.
La caja A tiene masa mA; y la B, mB. El coeficiente de fricción cinética entre
las cajas y la superficie es μ. Una fuerza horizontal tira de las cajas hacia la
derecha con velocidad constante. En términos de mA, mB y μ, calcule a) la magnitud de la fuerza y b)
la tensión en la cuerda que une los bloques.