Otros ejercicios (Segunda Ley de Newton).pdf

Otros ejercicios: 1. Determine la masa de un cuerpo cuyo peso en la Tierra es de 100 N. Si esta masa se llevara a un planeta distante donde g = 2.0 m /s2. ¿Cuál sería su peso en ese planeta?

2. Un astronauta que pesa 150 Ib se da cuenta de que su peso se reduce a 60 Ib en un lugar distante. ¿Cuál es la aceleración debida a la gravedad en ese lugar?

3. Una fuerza resultante de 29 N actúa sobre una masa de 7.5 kg en dirección Este. ¿Cuál es la aceleración resultante?

4. ¿Qué fuerza resultante le impartirá a un trineo de 24 Ib una aceleración de 5 ft/s2?

5. En un experimento a bordo de un transbordador espacial, un astronauta observa que una fuerza resultante de solo 12 N impartirá a una caja de acero una aceleración de 4 m /s2. ¿Cuál es la masa de la caja?

6. Una fuerza horizontal de 200 N arrastra un bloque de 12 kg a través de un piso, donde uk = 0.4. Determine la aceleración resultante.

7. El ascensor cargado que se muestra en la figura 7.6 se levanta con una aceleración de 2.5 m/s2. Si la tensión en el cable que lo soporta es de 9600 N. ¿Cuál es la masa del elevador y su contenido?

8. Una bola de 100 kg se hace descender por medio de un cable, con una aceleración hacia abajo de 5 m/s^2. ¿Cuál es la tensión en el cable?

9. Una máquina de Atwood consiste en una polea simple con masas suspendidas a ambos lados unidas por un cable. Se trata de una versión simplificada de gran número de sistemas industriales en los cuales se utilizan contrapesos para equilibrar. Suponga que la masa del lado derecho es de 10 kg y que la masa del lado izquierdo es de 2 kg. a) ¿Cuál es la aceleración del sistema? b) ¿Cuál es la tensión en la cuerda?

10. Un bloque m1 de 5 kg se encuentra en reposo sobre una mesa sin fricción. Tiene atada una cuerda que pasa sobre una polea liviana sin fricción y que está atada en su otro extremo a una masa m2, como se muestra en la figura 7.9. a) ¿Cuál debe ser la masa m2 para impartir al sistema una aceleración de 2 m/s^2? b) ¿Cuál es la tensión en la cuerda para este arreglo?

11. Considere las masas ml = 20kg y m2 = 18 kg en el sistema representado en la figura 7.10. Si el coeficiente de fricción cinética es 0.1 y el Angulo de inclinación es 30°, encuentre a) La aceleración del sistema. b) La tensión en la cuerda que une las dos masas.

12. Si se aplica una fuerza neta horizontal de 132 N a una persona de 60 kg que descansa en el borde de una alberca. ¿Qué aceleración horizontal se produce?

13. ¿Qué fuerza neta se requiere para impartir a un refrigerador de 135 kg una aceleración de 1.40 m/s^2?

14. Una caja descansa sobre un estanque helado que actúa como superficie horizontal sin fricción. Si un pescador aplica una fuerza horizontal de 48.0 N a la caja y produce una aceleración de 3.00 m/s^2. ¿Qué masa tiene la caja?

15. Un estibador aplica una fuerza horizontal constante de 80.0 N a un bloque de hielo en reposo sobre un piso horizontal, en el que la fricción es despreciable. El bloque parte del reposo y se mueve 11.0 m en 5.00 s. a) ¿Que masa tiene el bloque? b) Si el trabajador deja de empujar a los 5.00 s. ¿Qué distancia recorrerá el bloque en los siguientes 5.00 s?

16. Un disco de hockey con masa de 0.160 kg esta en reposo en el origen (x 5 0) sobre la pista, que es y sin fricción. En el tiempo t 5 0, un jugador aplica una fuerza de 0.250 N al disco, paralela al eje x, y deja de aplicarla en t 5 2.00 s. a) ¿Qué posición y rapidez tiene el disco en t 5 2.00 s? b) Si se aplica otra vez esa fuerza en t 5 5.00 s. ¿Qué posición y rapidez tiene el disco en t 5 7.00 s?

17. Una fuerza horizontal neta de 140 N actúa sobre una caja de 32.5 kg que inicialmente esta en reposo en el piso de una bodega. a) ¿Qué aceleración se produce? b) ¿Qué distancia recorre la caja en 10.0 s? c) ¿Qué rapidez tiene después de 10.0 s?

18. Un carrito de juguete de 4.50 kg sufre una aceleración en línea recta (el eje x). La grafica de la figura 4.33 muestra esta aceleración en función del tiempo. a) Calcule la fuerza neta máxima sobre este carrito. ¿Cuándo ocurre esta fuerza máxima? b) ¿En qué instantes la fuerza neta sobre el carrito es constante? c) ¿Cuando la fuerza neta es igual a cero?

19. Un gato de 2.75 kg se mueve en línea recta (el eje x). La figura 4.34 muestra una gráfica de la componente x de la velocidad de este gato en función del tiempo. a) Calcule la fuerza neta máxima sobre este gato. ¿Cuándo ocurre dicha fuerza? b) ¿Cuándo la fuerza neta sobre el gato es igual a cero? c) ¿Cuál es la fuerza neta en el tiempo 8.5 s?

20. Un pequeño cohete de 8.00 kg quema combustible que ejerce una fuerza hacia arriba que varía con el tiempo sobre él, mientras se mueve en la plataforma de lanzamiento. Esta fuerza cumple con la ecuación F= A + Bt^2. Las mediciones demuestran que en t=0, la fuerza es de 100.0 N y al final de los primeros 2.00 s, es de 150.0 N. a) Encuentre las constantes A y B, incluyendo sus unidades del SI. b) Obtenga la fuerza neta sobre este cohete y su aceleración i) en el instante en que empieza a quemarse el combustible ii) 3.00 s después del comienzo de la ignición del combustible. c) Suponga que usted estuvo usando el cohete en el espacio exterior, lejos de cualquier gravedad. ¿Cuál sería su aceleración 3.00 s después de la ignición del combustible?

21. Un electrón (masa=9.11x10^-31 kg) sale de un extremo de un cinescopio con rapidez inicial cero y viaja en línea recta hacia la rejilla aceleradora, a 1.80 cm de distancia, llegando a ella con rapidez de 3.00 3 106 m>s. Si la fuerza neta es constante, calcule: a) La aceleración. b) El tiempo para llegar a la rejilla. c) La fuerza neta en Newtons. (Puede despreciarse la fuerza gravitacional sobre el electrón.)

22. Supermán lanza un peñasco de 2400 N a un adversario. ¿Qué fuerza horizontal debe aplicar al peñasco para darle una aceleración horizontal de 12.0 m/s^2?

23. Una bola de bolos pesa 71.2 N. El jugador aplica una fuerza horizontal de 160 N (36.0 lb) a la bola. ¿Qué magnitud tiene la aceleración horizontal de la bola?

24. En la superficie de Io, una luna de Júpiter, la aceleración debida a la gravedad es g =1.81 m/s^2. Una sandía pesa 44.0 N en la superficie terrestre. a) ¿Que masa tiene la sandía en la superficie terrestre? b) ¿Que masa y peso tiene en la superficie de Io?

25. La mochila de una astronauta pesa 17.5 N cuando ella está en la Tierra, pero solo 3.24 N cuando está en la superficie de un asteroide. a) ¿Cuál es la aceleración debida a la gravedad en ese asteroide? b) ¿Cuál es la masa de la mochila en el asteroide?

26. Un trabajador aplica una fuerza horizontal constante con magnitud de 20 N a una caja con masa de 40 kg que descansa en un piso plano con fricción despreciable. ¿Qué aceleración sufre la caja?

27. Una camarera empuja una botella de salsa de tomate con masa de 0.45kg a la derecha sobre un mostrador horizontal liso. Al soltarla, la botella tiene una rapidez de 2.8 m/s, pero se frena por la fuerza de fricción horizontal constante ejercida por el mostrador. La botella se desliza 1.0 m antes de detenerse. ¿Qué magnitud y dirección tiene la fuerza de fricción que actúa sobre la botella?

28. Una fuerza F se ejerce directamente hacia arriba sobre el eje de la polea sin masa. Considere que la polea y el cable carecen de masa. Dos objetos, de masas m 1 = 1,2 kg m 2 = 1,9 kg, están unidos a los extremos opuestos del cable, el cual pasa por la polea. El objeto m 2 está en contacto con el piso. a) ¿Cuál es el valor más grande que la fuerza F puede tener de modo que m 2 permanezca en reposo sobre el piso? b) ¿Cuál es la tensión en el cable cuando la fuerza F hacia arriba sea de 110 N? ¿Cuál es la aceleración de m 1?

29. En el diagrama de la siguiente figura se pide que: a) Dibuje el diagrama de cuerpo libre asociado a: la masa M, la polea P y la masa m 2 b) ¿Cuál es la relación entre la aceleración de la masa m 2 y la de M? c) Encuentre la aceleración de M. d) ¿Cuál es el valor de las tensiones?

30. Calcule la aceleración y la tensión de la cuerda en la siguiente figura.

31. Considere el sistema que muestra la siguiente figura. El bloque A de 104 lb en reposo sobre una masa sin fricción y está atado en su otro extremo a un peso W, calcule: a) ¿Cuál debe ser el valor de W para impartir al sistema una aceleración de 10ft/s^2? b) ¿Cuál es la tensión en la cuerda?

32. Un bloque de masa m = 2 Kg. Se mantiene en equilibrio sobre un plano inclinado de ángulo θ = 600 mediante una fuerza horizontal F, como se muestra en la figura. a) Determine el valor de F, la magnitud de F. b) Encuentre la fuerza normal ejercida por el plano inclinado sobre el bloque (ignore la fricción).

33. Dos masas m1 y m2 situadas sobre una superficie horizontal sin fricción se conectan mediante una cuerda sin masa Una fuerza F se ejerce sobre una de las masas a la derecha Determine la aceleración del sistema y la tensión T en la cuerda.

34. Una mujer en el aeropuerto jala su maleta de 20 kg a una rapidez constante y su correa forma un ángulo θ respecto de la horizontal (figura p5 – 44). Ella jala la correa con una fuerza de 35 Newton y la fuerza de fricción sobre la maleta es de 20 Newton. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para la maleta. b) ¿Que ángulo forma la correa con la horizontal?

35. Un bloque de 3 kg parte del reposo en la parte superior de una pendiente de 300 y se desliza 2 metros hacia abajo en 1,5 seg. Encuentre: a) La magnitud de la aceleración del bloque. b) El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano. c) ¿Que fuerza normal ejerce el piso sobre la maleta? d) La fuerza de fricción que actúa sobre el bloque. e) La rapidez del bloque después de que se ha deslizado 2 metros.

36. Un muchacho arrastra un trineo de 60 Newton con rapidez constante al subir por una colina de 150 Con una cuerda unida al trineo lo jala con una fuerza de 25 Newton. Si la cuerda tiene una inclinación de 350 respecto de la horizontal. a) ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinética entre el trineo y la nieve? b) En la parte alta de la colina el joven sube al trineo y se desliza hacia abajo. ¿Cuál es la magnitud de la aceleración al bajar la pendiente?

37. Un bloque que cuelga de 8,5 kg se conecta por medio de una cuerda que pasa por una polea a un bloque de 6,2 kg. que se desliza sobre una mesa plana. Si el coeficiente de fricción durante el deslizamiento es 0,2, encuentre: La tensión en la cuerda.

38. Suponga que el coeficiente de fricción entre las ruedas de un auto de carreras y la pista es 1. Si el auto parte del reposo y acelera a una tasa constante por 335 metros. ¿Cuál es la velocidad al final de la carrera?

39. Dos bloques conectados por una cuerda sin masa son arrastrados por una fuerza horizontal F. Suponga F = 68 Newton m1 = 12 kg m2 = 18 kg y que el coeficiente de fricción cinético entre cada bloque y la superficie es 0,1. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para cada bloque. b) Determine la tensión T y la magnitud de la aceleración del sistema.

40. Tres bloques están en contacto entre si sobre una superficie horizontal sin fricción, como en la figura. Una fuerza horizontal F es aplicada a m1. Si m1 = 2 kg m2 = 3 kg m3 = 4 kg y F = 18 Newton. Dibuje diagramas de cuerpo libre separados para cada bloque y encuentre. a) La aceleración de los bloques. b) La fuerza resultante sobre cada bloque. c) Las magnitudes de las fuerzas de contacto entre los bloques.

41. En la figura se muestran tres masas conectadas sobre una mesa. La mesa tiene un coeficiente de fricción de deslizamiento 0,35. Las tres masas son de 4 kg, 1 kg y 2 kg y las poleas son sin fricción. a) Determine la aceleración de cada bloque y sus direcciones. b) Determine las tensiones en las dos cuerdas.

42. ¿Qué fuerza horizontal debe aplicarse al carro mostrado en la figura con el propósito de que los bloques permanezcan estacionarios respecto del carro? Suponga que todas las superficies, las ruedas y la polea son sin fricción (sugerencia: Observe que la fuerza ejercida por la cuerda acelera a m1.

43. Inicialmente el sistema de masas mostrado en la fig. se mantiene inmóvil. Todas las superficies, poleas y ruedas son sin fricción. Dejemos que la fuerza F sea cero y supongamos que m2 puede moverse solo verticalmente. En el instante ulterior en el que el sistema de masas se libere, encuentre: a) La tensión T en la cuerda y la aceleración de m2? b) La aceleración de M. c) La aceleración de m1.

44. Los tres bloques de la figura están conectados por medio de cuerdas sin masa que pasan por poleas sin fricción. La aceleración del sistema es 2,35 cm/seg2 a la izquierda y las superficies son rugosas. Determine: a) Las tensiones en la cuerda. b) El coeficiente de fricción cinético entre los bloques y las superficies (Supóngase la misma μ para ambos bloques)

45. El coeficiente de fricción cinético entre los bloques de 2 kg y 3 kg. es 0,3. La superficie horizontal y las poleas son sin fricción y las masas se liberan desde el reposo. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para cada bloque. b) Determine la aceleración de cada bloque. c) Encuentre la tensión en las cuerdas.

46. Dos bloques de 3,5 kg. y 8 Kg. de masa se conectan por medio de una cuerda sin masa que pasa por una polea sin fricción. Las pendientes son sin fricción: Encuentre: a) La magnitud de la aceleración de cada bloque. b) La tensión en la cuerda.

47. El sistema mostrado en la figura. Tiene una aceleración de magnitud igual a 1,5 m/seg^2. Suponga que el coeficiente de fricción cinético entre el bloque y la pendiente es el mismo en ambas pendientes.: Encuentre: a) El coeficiente de fricción cinético. b) La tensión en la cuerda.