Problemas Fisica Basica

Proble Problemas mas - Física Física Básica Básica

Unidades

1. Un lote rectangul rectangular ar mide 100 ft por 150 ft. Determine el área de este lote en m 2. 2. Una mujer mujer pesa pesa 130 lb y tiene una altura de 5 ft y 9 in. Exprésese su peso en newtons y su altura en metros. 3. Un electricista electricista debe instalar instalar un cable subterrán subterráneo eo desde la avenida avenida hasta una casa. Si la casa se localiza una distancia 1.2 mi dentro de un bosque, ¿Cuántos pies de cable necesitará? ¿cuantos metros? 4. El consumo consumo de gasolina gasolina de un coche pequeño pequeño es 15 kilómetros kilómetros por litro, ¿Cuánto ¿Cuánto es esto en milla por galón? Use la conversión de 1 galón = 3.786 litros. 5. Un motor de automóvi automóvill tiene un desplazam desplazamien iento to del émbolo dado por el volumen volumen 1595 vm 3 y el diámetro 83 mm del cilindro. Exprésense estas medidas en pulgadas cúbicas y en pulgadas. 6. Un auditorio auditorio mide mide 40 × 26 × 12 m3 . La densidad del aire es 1.20 kg/m 3 . ¿Cuál es (a) el volumen del cuarto en pies cúbicos y (b) la masa de aire en el cuarto? 7. Una casa casa mide 50 ft de largo, 26 ft de ancho y 8 ft de altura. Aproximadamente, ¿cuál es el volumen del interior de la casa en m 2 y en cm 3 ? 8. Según la etiqueta etiqueta de un frasco de aderezo aderezo para ensalada, ensalada, el volumen volumen del contenid contenidoo es 0.473 L. 3 Use solo las conversiones 1 L = 1000 cm y 1 pulg = 2.54 cm para expresar dicho volumen en pulgadas cúbicas. 9. (a) Hallar un factor de conversión conversión entre entre mi/h y km/h. km/h. (b) En el pasado, una ley federal ordenaba ordenaba que los límites de velocidad en la autopista sea de 55 mi/h. Use el factor de conversión de la parte (a) para encontrar esta velocidad en km/h. (c) La máxima velocidad en la autopista es ahora 65 mi/h en algunos lugares. ¿Cuánto fue el aumento, en km/h, con respecto al límite en el pasado? 10. Realice Realice las siguientes siguientes conversio conversiones: nes: (a) 28.3 cm a metros; (b) 88 mm a km; (c) 55 mi/h a m/s; (d) 90500 90500 mg a kg; (e) 470 000 mm a pulgad pulgadas; as; (f) 376 mi/h a ft/s; (g) 875 mi a km; (h) 16 cm 2 a m2; (i) 300 ft 3 a m3 . 11. La base de una pirámide pirámide cubre cubre un área de 13 acres acres (1 acre acre = 435 43560 60 ft 2) y tiene una altura de 481 ft. Si el volumen de una pirámide está dado por la expresión V  = (1/ (1/3)bh 3)bh donde b es el área de la base y h es la altura, encuentre el volumen de esta pirámide en metros cúbicos. 12. La cantid cantidad ad de agua agua en presas presas se mide a veces veces en acresacres-ft. ft. Un acre-f acre-ftt es el volum volumen en que cubre cubre un área de un acre a una profundidad de un pie. Un acre es un área de 43560 ft 2 . Encuentre el volumen en unidades SI de una presa que contiene 25 acres-ft de agua. 13. Conduciend Conduciendoo en un país extranjero, extranjero, ve un letrero letrero que indica el límite límite de velocidad velocidad como 180000 furlongs por quincena. ¿Cuánto es esto en mi/h? (Un furlong o estadio es 1/8 de milla, y una quincena son 14 días. Originalmente es estadio se refería a la longitud de un surco arado.) 14. ¿Cuántos ¿Cuántos nanosegundo nanosegundoss tarda la luz en viajar 1 kilómetro en el vacío? vacío?

1

15. Encuentre la altura y longitud de estas maravillas naturales en kilómetros, metros y centímetros: el sistema de cavernas más largo del mundo es el Mammoth Cave en la región central de Kentucky. Tiene una longitud registrada de 348 millas, b) en Estados unidos, la catarata con una sola caída más grande es Ribbon Falls en California, que cae 1612 pies, c) el monte McKinley en Alaska es la más alta montaña de Estados Unidos con 20320 pies, d) El cañón más profundo en Estados Unidos es el King’s Canyon en California, con una profundidad de 8200 pies. 16. Suponga que su cabello crece a razón de 1/32 in por día. Encuentre la velocidad a la cual crece en nanómetros por segundo. Debido a que la distancia entre átomos en una molécula es del orden de 0.1 nm, la respuesta sugiere que tan rápido se ensamblan las capas de átomos en esta síntesis de proteínas. 17. Una sección de tierra tiene un área de 1 mi 2 y contiene 640 acres. Determine el número de metros cuadrados en 1 acre. 18. Una pieza sólida de plomo tiene una masa de 23.94 g y un volumen de 2.10 cm 3. A partir de estos datos, calcular la densidad del plomo en unidades SI (kg/m 3 ). 19. La masa del Sol es 1.99 × 1030 kg, y la masa de un átomo de hidrógeno es 1.67 × 10−27 kg. Si se supone que el Sol está compuesto completamente de hidrógeno, ¿cuántos átomos de él hay en el Sol? 20. Asumiendo que 70 % de la superficie de la Tierra está cubierta de agua con una profundidad promedio de 2.3 mi, estimar la masa de agua sobre la Tierra en kg. 21. La densidad del plomo es 11.3 g/cm3 ¿Cuánto es esto en kilogramos por metro cúbico? 22. El motor más potente que había para el automóvil clásico Chevrolet Corvette Sting Ray modelo 1963 desarrollaba 360 caballos de fuerza y tenía un desplazamiento de 327 pulgadas cúbicas. Exprese este desplazamiento en litros (L) usando solo las conversiones 1 L = 1000 cm 3 y 1 pulg = 2.54 cm. 23. El avión comercial más rápido tiene una velocidad de crucero de 1450 mi/h (unas dos veces la velocidad del sonido, o Mach 2). a) Exprese la velocidad del avión en km/h. b) Exprésela en m/s. 24. Una aspirina contiene 325 mg de ácido acetilsalicílico. Exprese esta masa en gramos. 25. Las conversiones que siguen son comúnes en Física, además de muy útiles. (a) Use 1 mi=5280 ft y 1 h=3600s. para convertir 60 mph a unidades de ft/s. (b) La aceleración de un objeto en caída libre es de 32 ft/s 2 . Use un 1 ft = 30.48 cm para expresar esta aceleración en unidades de m/s 2 . (c) La densidad del agua es de 1.0 g/cm 3 . Convierta esta densidad a kg/m 3 . 26. Encuentre la edad de la Tierra (1 × 1017 segundos) en años. 27. Encuentre la distancia a la estrella más cercana (Proxima Centauri: 4 × 1016 m) en pies, mi, mm, y en km. 28. Un recipiente de un cuarto de galón de helado se ha de elaborar en forma de cubo. ¿Cuál debe ser la longitud de un lado en centímetros? Use la conversión de 1 galón = 3.786 litros. 29. Los tejidos biológicos normalmente contienen 98 % de agua. Dado que la densidad del agua es de 1.0 × 103 kg/m3 , estime la masa de (a) el hígado de un ser humano adulto; (b) una célula de 0.5 µm de diámetro; (c) una abeja. Tome el hígado humano como una esfera de 4.0 cm y la abeja como un cilindro de 4 mm de largo y 2 mm de diámetro. 2

30. Una braza es una unidad de longitud reservada para medir la profundidad en el agua. Una braza es aproximadamente igual a 6 ft. Considere que la distancia de la Tierra a la Luna es de 250 000 millas, use la aproximación dada para encontrar la distancia en brazas. 31. La velocidad de la luz es 3.00 × 108 m/s. Convertir esta cantidad a mi/h. 32. El radio de Saturno es 5.85 × 107 m y su masa es de 5.68 × 1026 kg. Encuentre la densidad de Saturno (su masa dividida entre su volumen) en g/cm 3 . Encuentre el área de Saturno en ft 2 . 33. Una célula de tejido humano tiene un diámetro del orden de 1 µm. Estime el número de células de 1 cm 3 de tejido.

Análisis dimensional

En los siguientes problemas se tiene que F  es una fuerza, m una masa, E  una energía, a y g aceleraciones, v y v0 velocidades, x posición y t es el tiempo. 1. Cada una de las siguientes ecuaciones fueron dadas por un estudiante durante un examen 1 1 mv 2 = mv02 + 2 2

 

mgh,

v = v0 + at2 ,

ma = v 2

Haga un análisis dimensional de cada una de las ecuaciones y diga qué ecuación no es correcta. Todas las constantes que aquí aparecen son adimensionales. 2. Cada una de las siguientes ecuaciones fueron dadas por un estudiante durante un examen 1 m(v − v0 )2 = mgh, 2

v = v0 − gt 2 ,

mv = a2

Haga un análisis dimensional de cada una de las ecuaciones y diga qué ecuación no es correcta. Todas las constantes que aquí aparecen son adimensionales. 3. Cada una de las siguientes ecuaciones fueron dadas por un estudiante durante un examen v 2 = v02 + gh,

x = x0 + vt + gt 2,

√ 

E  =

√ 

mv

Haga un análisis dimensional de cada una de las ecuaciones y diga qué ecuación no es correcta. Todas las constantes que aquí aparecen son adimensionales. 4. Cada una de las siguientes ecuaciones fueron dadas por un estudiante durante un examen v 2 = 0.1v02 + gh,

x = x0 + vt + gt 2 ,

F  = m

∆v ∆t

Haga un análisis dimensional de cada una de las ecuaciones y diga qué ecuación no es correcta. Todas las constantes que aquí aparecen son adimensionales. 5. Considere las siguientes ecuaciones 1 E  = kv 2 + 0.6mgh, 4

x = A + Bt 2 + Ct4 ,

F  = Kx2

e indique cuál es la unidad SI de las constantes que en ellas aparecen para que sean dimensionalmete correctas. 3

6. Considere las siguientes ecuaciones F  = 0.5a + 0.2x,

x = Bt + Ct3 ,

E  = 0.2mv 2

e indique cuál es la unidad SI de las constantes que en ellas aparecen para que sean dimensionalmete correctas. 7. Considere las siguientes ecuaciones F  = 0.5v + 0.2v 2 ,

1 E  = mv 3

x = Bx 0 + Cgt,

e indique cuál es la unidad SI de las constantes que en ellas aparecen para que sean dimensionalmete correctas. 8. Considere las siguientes ecuaciones x = 4g −

1 mv2 E  = , 5 x

1 2 v + h, 2

m2 F  = K  2 x

e indique cuál es la unidad SI de las constantes que en ellas aparecen para que sean dimensionalmete correctas. 9. El radio r de un círculo inscrito en un triángulo cuyos lados son a, b y c está dado por



(s − a)(s − b)(s − c) r= s



1/2

donde s es una abreviación para (a + b + c)/2. Revisar esta fórmula para la consistencia dimensional. 10. El consumo de gas natural por una compañía satisface la ecuación empírica V  = 1.50 t + 0.00800 t2 donde V  es el volumen en millones de pies cúbicos y t el tiempo en meses. Exprese esta ecuación en unidades de pies cúbicos y segundos. Coloque las unidades apropiadas de los coeficientes. Considere un mes igual a 30 días. 11. El consumo de gas natural por una compañía satisface la ecuación empírica V  = 2.60 t + 0.00320 t3 donde V  es el volumen en millones de pies cúbicos y t el tiempo en meses. Exprese esta ecuación en unidades de pies cúbicos y minutos. Coloque las unidades apropiadas de los coeficientes. Considere un mes igual a 31 días. 12. (a) Supóngase que el desplazamiento de un objeto depende del tiempo en la forma x = Bt 2 . ¿Cuáles son las dimensiones de B? (b) Un desplazamiento esta relacionado con el tiempo como x = A sen(2πf t + K ), donde A, f  y K  son constantes. Encontrar las dimensiones de estas constantes. (Pista. Una función trigonométrica que aparezca en una ecuación debe ser adimensional.) 13. (a) Supóngase que el desplazamiento de un objeto depende del tiempo en la forma x = At − Bt 2 . ¿Cuáles son las dimensiones de A y B? (b) Un desplazamiento esta relacionado con el tiempo como x = Ax sen(2πf t), donde A y f  son constantes. Encontrar las dimensiones de estas constantes. (Pista. Una función trigonométrica que aparezca en una ecuación debe ser adimensional.) 4

14. El periodo T  de un péndulo simple es medido en unidades de tiempo y es descrito por T  = 2π

  l g

donde l es la longitud del péndulo y g es la aceleración debida a la gravedad en unidades de longitud dividido por el cuadrado del tiempo. Mostrar que esta ecuación es dimensionalmente correcta. 15. Un péndulo simple cumple la siguiente ecuación g = 4π 2

l T 2

donde l es la longitud del péndulo y g es la aceleración debida a la gravedad en unidades de longitud dividido por el cuadrado del tiempo. Analizando dimensionalmente la ecuación, ¿cuáles son las unidades de T ? 16. La ley universal de Newton es representada por F  =

GM m r2

Aquí F  es la fuerza gravitacional, M  y m son las masas, y r es una longitud. La fuerza tiene las unidades SI kg ·m/s2 . ¿Cuáles son las unidades SI de la constante de proporcionalidad G? 17. (a) Una de las leyes fundamentales del movimiento establece que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante sobre ella e inversamente proporcional a su masa. Si la constante de proporcionalidad se define de tal manera que es un número puro, determine la dimensión de la fuerza. (b) El newton es la unidad de fuerza. De acuerdo al resultado en (a), ¿cómo expresa una fuerza que tiene unidades de newton usando las unidades fundamentales de masa, longitud, y tiempo? 18. La figura siguiente muestra un cono truncado. De las siguientes expresiones de medición (geométricas), ¿cuál describe (a) la circunferencia total de las caras circulares planas, (b) el volumen (c) el área de las superficie curva? (i) π(r1 +r2 )[h2 +(r2 − r1)2]1/2, (ii) 2π(r1 +r2 ), (iii) πh(r12 +r1r2 +r22 ). Explíque.

19. La posición de una partícula que se mueve bajo aceleración uniforme es función del tiempo y la aceleración. Suponga que escribimos esta posición como x = ka m tn , donde k es una constante adimensional. Demuestre por análisis dimensional que esta expresión se satisface si m = 1 y n = 2. ¿Puede este análisis dar el valor de k? 20. Obtener la longitud de Planck tomando como base el problema muestra 5 del Resnick. 21. Obtener la masa de Planck tomando como base el problema muestra 5 del Resnick. 5

Cantidades físicas promedio

Ejercicios referidos a los archivos: ResnickProbC2.pdf  y SearsProbC2.pdf  1. Problema 3 Resnick

17. Problema 2.56 Sears

33. Problema 19 Resnick

2. Problema 4 Resnick

18. Problema 2.6 Sears

34. Problema 20 Resnick

3. Problema 6 Resnick

19. Problema 2.7 Sears

35. Problema 21 Resnick

4. Problema 7 Resnick

20. Problema 2.8 Sears

36. Problema 2.11 Sears

5. Problema 8 Resnick

21. Problema 2.9 Sears

6. Problema 2.1 Sears

22. Problema 2.15 Sears

7. Problema 2.2 Sears

23. Problema 2.54 Sears

8. Problema 9 Resnick

24. Problema 2.59 Sears

9. Problema 10 Resnick

25. Problema 2.60 Sears

10. Problema 11 Resnick

26. Problema 2.58 Sears

11. Problema 2.3 Sears

27. Problema 2.10 Sears

12. Problema 2.4 Sears

28. Problema 2.18 Sears

13. Problema 2.5 Sears

29. Problema 2.20 Sears

44. Problema 27 Resnick

14. Problema 2.57 Sears

30. Problema 2.55 Sears

45. Problema 28 Resnick

15. Problema 13 Resnick

31. Problema 14 y 15 Resnick

46. Problema 2.16 Sears

16. Problema 16 Resnick

32. Problema 18 Resnick

47. Problema 2.19 Sears

37. Problema 2.12 Sears 38. Problema 2.13 Sears 39. Problema 22 Resnick 40. Problema 23 Resnick 41. Problema 24 Resnick 42. Problema 25 Resnick 43. Problema 26 Resnick

Aceleración constante

Ejercicios referidos a los archivos: ResnickProbC2.pdf  y SearsProbC2.pdf  1. Problema 29 Resnick

11. Problema 2.22 Sears

21. Problema 2.65 Sears

2. Problema 30 Resnick

12. Problema 38 Resnick

22. Problema 2.33 Sears

3. Problema 2.24 Sears

13. Problema 39 Resnick

23. P 2.47. Sears

4. Problema 31 Resnick

14. Problema 40 Resnick

24. P 2.50. Sears

5. Problema 33 Resnick

15. Problema 41 Resnick

25. P 2.51. Sears

6. Problema 2.21 Sears

16. Problema 2.34 Sears

26. P 2.74. Sears

7. Problema 34 Resnick

17. Problema 42 Resnick

27. P 2.75. Sears

8. Problema 35 Resnick

18. Problema 44 Resnick

28. Problema 2.35 Sears

9. Problema 36 Resnick

19. Problema 47 Resnick

29. Problema 2.28 Sears

10. Problema 37 Resnick

20. Problema 48 Resnick

30. Problema 2.29 Sears

6

31. Problema 2.30 Sears

36. Problema 2.36 Sears

32. Problema 2.31 Sears

37. Problema 2.69 Sears

33. Problema 2.32 Sears

38. Problema 2.67 Sears

34. Problema 2.70 Sears

39. Problema 2.25 Sears

35. Problema 2.27 Sears

40. Problema 2.23 Sears

41. Problema 2.66 Sears

42. Problema 49 Resnick

43. Problema 45 Resnick

Caída libre

Ejercicios referidos a los archivos: ResnickProbC2.pdf  y SearsProbC2.pdf  1. P 50. Resnick

17. P 2.76. Sears

33. 2.81. Sears

2. P 2.38. Sears

18. 2.61. Sears

34. P 2.77. Sears

3. P 2.39. Sears

19. P 61. Resnick

35. P 2.84. Sears

4. P 51. Resnick

20. P 66. Resnick

36. P 2.88. Sears

5. P 53. Resnick

21. P 70. Resnick

6. P 2.43. Sears

22. P 2.44. Sears

7. P 54. Resnick

23. P 2.89. Sears

8. P 2.42. Sears

24. P 2.87. Sears

9. P 2.40. Sears

25. P 60. Resnick

37. P 2.85. Sears 38. P 2.49. Sears 39. P 74. Resnick 40. 2.80. Sears 41. P 75. Resnick

10. P 2.45. Sears

26. 2.82. Sears

11. P 2.46. Sears

27. P 71. Resnick

12. P 2.48. Sears

28. P 72. Resnick

13. P 55. Resnick

29. 2.83. Sears

44. P 62. Resnick

14. P 57. Resnick

30. 2.86. Sears

45. P 63. Resnick

15. P 2.41. Sears

31. 2.64. Sears

46. P 2.90 Sears

16. P 59. Resnick

32. 2.79. Sears

47. P 2.91 Sears

42. P 68. Resnick 43. P 67. Resnick

Tiro parabólico

Ejercicios referidos al archivo: ResnickProbC4.pdf  1. Problema 11, Cap 4. Resnick

4. Problema 14, Cap 4. Resnick

7. Problema 17, Cap 4. Resnick

2. Problema 12, Cap 4. Resnick

5. Problema 15, Cap 4. Resnick

8. Problema 18, Cap 4. Resnick

3. Problema 13, Cap 4. Resnick

6. Problema 16, Cap 4. Resnick

9. Problema 19, Cap 4. Resnick

7

10. Problema 23, Cap 4. Resnick

20. Problema 35, Cap 4. Resnick

11. Problema 24, Cap 4. Resnick

21. Problema 36, Cap 4. Resnick

12. Problema 25, Cap 4. Resnick

22. Problema 40, Cap 4. Resnick

13. Problema 28, Cap 4. Resnick

23. Problema 41, Cap 4. Resnick

14. Problema 29, Cap 4. Resnick

24. Problema 42, Cap 4. Resnick

33. Problema 21, Cap 4. Resnick

15. Problema 30, Cap 4. Resnick

25. Problema 43, Cap 4. Resnick

34. Problema 22, Cap 4. Resnick

16. Problema 31, Cap 4. Resnick

26. Problema 45, Cap 4. Resnick

17. Problema 50, Cap 4. Resnick

27. Problema 46, Cap 4. Resnick

18. Problema 33, Cap 4. Resnick

28. Problema 48, Cap 4. Resnick

19. Problema 34, Cap 4. Resnick

29. Problema 49, Cap 4. Resnick

Mov. circular uniforme

Ejercicios referidos al archivo: ResnickProbC4.pdf  1. Problema 51, Cap 4. Resnick 2. Problema 52, Cap 4. Resnick 3. Problema 53, Cap 4. Resnick 4. Problema 54, Cap 4. Resnick 5. Problema 55, Cap 4. Resnick 6. Problema 56, Cap 4. Resnick 7. Problema 57, Cap 4. Resnick 8. Problema 60, Cap 4. Resnick 9. Problema 62, Cap 4. Resnick 10. Problema 63, Cap 4. Resnick 11. Problema 64, Cap 4. Resnick 12. Problema 58, Cap 4. Resnick 13. Problema 59, Cap 4. Resnick 8

30. Problema 37, Cap 4. Resnick 31. Problema 38, Cap 4. Resnick 32. Problema 20, Cap 4. Resnick

35. Problema 26, Cap 4. Resnick 36. Problema 27, Cap 4. Resnick 37. Problema 44, Cap 4. Resnick