Física I para Profesorado de Física I.P.A 2011

PRÁCTICO Nº 5

Ejercicio 1 Un objeto de 2,00 kg está sometido a las siguientes fuerzas en el plano xy: F1 = 10,0 N; 1 = 3/4; y F2 = 5,00 N y 2 = 0; siendo el ángulo que forma la fuerza respecto al eje Ox. En el instante t = 0 el objeto está en el punto y tiene una velocidad

a) Determine la aceleración que experimenta el objeto.b) Obtenga la posición y la velocidad en todo instante.c) Determine la fuerza F3 necesaria para que el objeto se mueva con velocidad constante.

Ejercicio 2 Se quiere arrastrar una caja sobre un piso horizontal como muestra la figura, mediante una fuerza de módulo F. Entre la caja y el suelo hay un coeficiente de rozamiento dinámico µ.

a) Determine la reacción normal del piso sobre la caja en función del ángulo .

b) Hallar la aceleración en función de .c) ¿Cuál es el ángulo para el cual la fuerza F produce la mayor aceleración de la caja.d) ¿El ángulo hallado, se reduce a lo esperado cuando no hay rozamiento?

Ejercicio 3 Un camión de 2,5103 kg transporta una caja de huevos de 2,5101 kg. Durante la aceleración, el pavimento ejerce sobre el camión una fuerza F=2,9103N. El coeficiente de rozamiento estático entre el piso del camión y la caja de huevos es 0,10 y el dinámico es 0,085. (a) Halle la fuerza de rozamiento máxima que el piso del camión puede

ejercer sobre la caja y verifique que la caja deslizará.(b) ¿en cuánto tiempo la caja llegaría a la parte trasera del camión suponiendo que la aceleración se mantenga

constante durante todo el tiempo? Las condiciones iniciales se muestran en el dibujo. (c) Halle el coeficiente de rozamiento estático mínimo para que la caja no deslice al aplicarse sobre el camión la

fuerza F.

Ejercicio 4 Un carrito de supermercado es acelerado por un cliente. Una caja A se cae del carro por su parte delantera. ¿Qué aceleración debe tener el carrito para que la caja continúe adherida (figura) y no se caiga al suelo? El coeficiente de fricción estática entre la caja y el carro es .

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Ejercicio 5Se están sacando bloques de granito de una cantera por un plano inclinado 20º respecto al plano horizontal. Para ello se utiliza un carro, una cuerda, la polea y un balde con escombro como se indica en la figura. La masa del carro y bloques de granito es m= 400 Kg. ¿Cuál debería ser la masa del balde con escombro en cada uno de los siguientes casos?

a) el carro asciende con una aceleración a=0,90 m/s2

b) el carro asciende con velocidad constante.

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Ejercicio 6Una mujer tiene una masa de 65 kg y está parada en el interior de un elevador sobre una báscula de baño, calibrada en newton. Calcule la lectura de la báscula en cada uno de los casos siguientes, y explique, en términos de las fuerzas que actúan sobre la báscula, por qué da esas lecturas ¿Qué fuerza marca la báscula?: a) el elevador está estacionariob) el elevador acelera hacia arriba a 2,0 m/s2

c) el elevador acelera hacia abajo a 2,0 m/s2

d) el elevador desciende con velocidad constantee) el elevador cae libremente al romperse su cable

Ejercicio 7Ejemplo de fuerza central. Un disco de masa m sobre una mesa sin fricción, está atado a un cilindro colgante de masa M por medio de un cordón que pasa por un orificio de la mesa (figura). Suponga que el hilo es inextensible y sin masa. Halle la velocidad con que debe moverse el disco en un círculo de radio r para que el cilindro permanezca en reposo.R. Cap. 5 Ejercicio 39

Ejercicio 8Un pequeñísimo cubo de masa m se halla en el interior de un embudo (figura) que gira alrededor de un eje vertical a una frecuencia constante de v revoluciones por segundo. La pared del embudo forma un ángulo con la horizontal. El coeficiente de fricción estática entre el cubo y el embudo es s y el centro del cubo está a una distancia r del eje de rotación. Halle: a) valor máximo de la frecuencia, para que el cubo se mantenga en reposo respecto al embudo. b) valor mínimo de la frecuencia, para que el cubo se mantenga en reposo respecto al embudo.c) Hallar los valores numéricos de la frecuencia máxima y mínima en Hz si: m = 10,0 g; = 50,0º; r = 4,50 cm y s = 0,250. R. Cap. 5 Problema 18

Problema 9Un bloque de masa m1 está sujeto a cuerda de longitud L1

fija por un extremo. El bloque se mueve en un círculo horizontal sobre una mesa sin rozamiento. Un segundo bloque de masa m2 se une al primero mediante una cuerda de longitud L2 y se mueve también en un círculo, como indica la figura. Determinar la tensión en cada una de las cuerdas si el período del movimiento es T: Cap 5 Prob. 81 Ejercicio 10Imagine la siguiente situación: Una persona está dentro de una habitación. La habitación es se encuentra en el espacio exterior, muy lejos de cualquier interacción. Una nave extraterrestre tira de la habitación con una fuerza tal que le provoca una aceleración a (ver dibujo). En determinado momento la persona suelta una manzana.(a) Describa el movimiento de la manzana desde un referencial fijo a la habitación (esto es lo que vería la

persona).(b) Describa el movimiento en un referencial fijo a las estrellas lejanas.(c) ¿Qué podría afirmarse si toda una civilización viviera, por cientos de generaciones, dentro de una

habitación como la descrita y la nave extraterrestre acelera a 9,8m/s2? Suponga que la habitación tiene una dimensión enorme comparada con la talla de los habitantes.

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Ejercicio 11Un pasajero viaja en un ómnibus interdepartamental. En determinado momento observa que un pequeño objeto pesado, cuelga del portaequipajes unido por un cordón. Cada vez que el ómnibus frena el cordón se aparta de la vertical más o menos el mismo ángulo, aproximadamente entre 7º y 10º. Estime la aceleración del ómnibus al frenar.

Ejercicio 12 (PARA ENTREGAR)Los satélites artificiales de comunicaciones son un medio para transmitir señales en zonas amplias o poco desarrolladas, ya que pueden utilizarse como enormes antenas suspendidas del cielo. Existe una altura para la cual el periodo orbital del satélite coincide exactamente con el de rotación de la Tierra. La órbita correspondiente se conoce como el cinturón de Clarke, ya que fue el famoso escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke el primero en sugerir esta idea en el año 1945. Vistos desde la Tierra, los satélites que giran en esta órbita parecen estar inmóviles en el cielo, por lo que se les llama satélites geoestacionarios. Esto tiene dos ventajas importantes para las comunicaciones: permite el uso de antenas fijas, pues su orientación no cambia y asegura el contacto permanente con el satélite.a) ¿el satélite geoestacionario, puede girar en cualquier plano con relación a la Tierra? Expliqueb) Utilizando las leyes de Newton y la ley de gravitación universal determine a qué distancia del centro de la tierra se encuentran los satélites geoestacionarios.c) ¿Todos los satélites se encuentran a la misma distancia independientemente de su masa? d) Compare la distancia hallada con el radio de la tierra.e) En “Las doce pruebas de asterix”, Obelix debe vencer a Kermés el Persa en el lanzamiento de jabalina. Kermés es “…el más prodigioso lanzador de jabalina que ha habido en el mundo…” . La jabalina lanzada por Kermés cae junto a la carpa de un indio norteamericano. La jabalina lanzada por Obelix da la vuelta al mundo y llega nuevamente donde se encuentran los competidores pero por detrás. ¿A que velocidad lanzó Obelix su jabalina?

R: Resnick Halliday Krane Física Volumen 1 Cecsa. 5ª EdiciónS : Raymond A Serway Física para ciencias e ingenierías Volumen I Sexta edición Ed Thomson*Instituto de Física Facultad de Ciencias UDELAR. http://fisica1.fisica.edu.uy

T: Tipler-Mosca Física para la Ciencia y la Tecnología 6ª ed.