taller fisica 2

7/21/2019 taller fisica 2

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0UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

II TALLER DE FÍSICA I

1. Un río tiene 1 [km] de ancho y una

velocidad de corriente de 2 [km/h]. Un

navegante dispone de un bote capaz de

viajar a [km/h] respecto al agua.

a! "e desea hacer un viaje desde un

punto # hasta un punto $ directamenteen la orilla opuesta [ver %igura &a!].

'()mo hay *ue poner la proa del bote+

con *ue velocidad se e%ect,a realmenteel viaje+ cu-nto tarda ste.

b! "i se apunta la proa directamente ala orilla opuesta [ver %igura &b!]. '0 *u punto se llega y cu-nto tarda el

viaje.

&a!

&b!

2. Un tren viaja a [m/s]. Un pasajero sentado junto a la ventana lanza verticalmente hacia

arriba una bolita con velocidad de 3 [m/s]. 4allar+ en magnitud y direcci)n+ la velocidad de

la bolita respecto a un observador en tierra+ en el instante del lanzamiento.

5. Un barco 6 se mueve paralelo a la costa+

a una distancia de 1777 [m] de ella+ con

velocidad de [m/s] respecto a tierra. 8n elinstante en *ue se encuentra en la posici)n

mostrada+ una lancha 9+ cuya velocidad es

de 3 [m/s]+ tambin respecto a tierra+ sale asu encuentro desde el puerto #. '8n *u

direcci)n debe viajar la lancha+ cu-nto tarda

el viaje y en *u punto se encuentran.



. 8l piloto de un avi)n desea volar a una ciudad 77 [km] al noroeste de su origen. "isopla un viento de 37 [km/h] en direcci)n sur :3; este y el avi)n puede volar a 237 [km/h]

&respecto al aire!+ /en *u direcci)n debe ponerse el avi)n para el viaje y cu-nto tarda ste.

3. Un hombre *ue viaja en un bus mientras llueve+ observa *ue+ cuando el bus est- enreposo respecto a tierra+ las marcas *ue dejan las gotas en la ventanilla %orman un -ngulo de

57; con la vertical y hacia atr-s del bus. #ero cuando el bus se mueve a 17 [m/s]+ las huellas

de las gotas %orman un -ngulo de <7; con la vertical. (alcular la magnitud de la velocidadde las gotas de lluvia respecto a tierra.

<. Un ascensor de 2.3 [m] de altura+ sube con aceleraci)n constante de [m/s2] y en elmomento en *ue la velocidad es de 5 [m/s] se desprende u tornillo del techo del ascensor.

'0l cu-nto tiempo cae el tornillo al piso del ascensor. "ugerencia= marco de re%erencia

ascensor. 0celeraciones y velocidades relativas.

:. >ibuje el diagrama de %uerzas &diagrama de cuerpo libre! para los objetos *ue se

muestran en las %iguras. 8n &0! se tiene una es%era de masa+ m + distribuida uni%ormemente.

>esprecie el rozamiento entre las paredes del canal y la es%era. 8n la %igura &6!+ los

blo*ues tienen masas 1m + 2

m y 5m y el coe%iciente de %ricci)n entre las super%icies es µ

.

&0! &6!

. Un objeto de [kg]+ inicialmente en reposo y en el origen+ se somete a la acci)n de dos %uerzas

ji 521 −= F [?] y ji 112

+= F [?]. >etermine=

a. 9a aceleraci)n del objeto

b. 9a velocidad en el tiempo t@5 [s]

c. 9a posici)n del objeto en el tiempo t@5 [s].

1m

2m

5m

F

;<7;57



A. 9os dos blo*ues de la %igura est-n unidos por una cuerda

gruesa uni%orme de [kg]. "e aplica una %uerza de 277 [?]

hacia arriba como se muestra. >etermine la aceleraci)n del

sistema+ la tensi)n en la parte superior e in%erior de la

cuerda.

17. Un niBo de masa 3=m [kg] se pesa en una b-scula

de resorte situada sobre una plata%orma especial *ue se

desliza por un plano inclinado un -ngulo 57=θ como

muestra la %igura &>esprecie el rozamiento entre la

plata%orma y el plano inclinado! '$u peso registrar- la

b-scula en estas condiciones espuesta= 5A<+A [?]

11. Un blo*ue pe*ueBo de masa m [kg] se coloca dentro de un cono

invertido *ue gira sobre un eje vertical de modo *ue la duraci)n de una

revoluci)n es T [s]. 9as paredes del cono %orman un -ngulo β con la

vertical. 8l coe%iciente de %ricci)n est-tica entre el blo*ue y el cono es

s µ . "i el blo*ue ha de mantenerse a una altura h sobre el vrtice del

cono+ '$u valores m-Cimo y mínimo puede tener T

12. 8l blo*ue 0 de la %igura pesa 1.2 [?]+ y el 6+ 5.< [?]. 8l coe%iciente de %ricci)n cintica entre

todas las super%icies es de 7.5. >etermine la magnitud de la %uerza horizontal F necesaria para

arrastrar el blo*ue 6 a la iz*uierda con rapidez constante a! si 0 descansa sobre 6 y se mueve con l

&%igura de la iz*uierda!D b! si 0 no se mueve &%igura de la derecha!.

θ

β β h

m

A

B F

A

B F

[?]

< [kg]

[kg]

3 [kg]



15. "e tiene un conjunto de blo*ues de masa 1m + 2

m y

M + de dimensiones despreciables y unidos mediante

hilos ineCtensibles. "i el coe%iciente de %ricci)n cintica

entre los blo*ues 1m y

2m y la super%icie horizontal es

1 µ y 2

µ respectivamente. >etermine el valor de la masa

M &en trminos de 1m + 2

m + 1 µ y 2

µ ! para *ue todo

el sistema se mueve con velocidad constante.

1. &17 puntos! 9os blo*ues de la %igura tienen masa = A

m 2m

[kg] y = B

m m [kg]. "e aplica una %uerza F sobre el blo*ue de

masa Bm &ver %igura!. "i el coe%iciente de %ricci)n entre Am y

Bm es A µ y entre Am y el piso es p µ + '(u-l debe ser la

relaci)n A p µ µ para *ue el sistema permanezca en reposo

13. Una partícula de masa m *ue pende de un hilo ineCtensible+ de longitud L [m]+ se mueve en

un círculo horizontal con rapidez constante+ υ [m/s]+ constituyendo un pndulo

c)nico. "uponiendo *ue se conoce el -ngulo β + *ue %orma el hilo con la vertical+

demuestre *ue la velocidad angular ω [rad/s]+ puede ser calculada mediante=

β ω

cos L

g = + donde+ g es la magnitud de la aceleraci)n de la gravedad en [m/s2].

1<. Un pe*ueBo blo*ue de masa m [kg]+ parte del reposo desde punto 0 y desliza sobre una

super%icie c)ncava &hemis%rica! de radio R [m]. "i la super%icie

no presenta rozamiento.

a.! >etermine la velocidad del blo*ue en el punto #+ ubicado sobre

la super%icie y cuyo vector posici)n+ respecto a O + subtiende un

1m

2m

M

Polequerota

β L

Am

Bm

F

A

P

θ

R

O





27. (onsidere el sistema de la %igura 4allar las aceleraciones de las masas m1 y m2 y las

tensiones en las cuerdas 0 y 6. 9a polea es

ideal+ la cuerda ineCtensible y no eCiste

%ricci)n entre la super%icie horizontal y el

blo*ue de masa m1.

Eigura

21. "i se le aplica una %uerza E al sistema dela %igura . 4allar=

a! 9a aceleraci)n de los blo*ues m1 y m2+ si

los blo*ues no se mueven con respecto al

blo*ue de masa F.

b! 9a tensi)n en la cuerda y la %uerza *ueejerce el blo*ue de masa F sobre el blo*ue

de masa m2.

Eigura

22. Un cuerpo de 277 [kg] y uno de 377 [kg] est-n separados por 7. [m]. &a! 8ncuentre la %uerza

gravitacional neta ejercida por estos cuerpos sobre un cuerpo de 37 [kg] colocado a la mitad de elos.

&b! '8n *u posici)n puede el cuepo de 37 [kg] estar colocado de modo *ue eCperimente una %uerza

neta cero

25. >os cuerpos se atraen entre sí con una %uerza gravitacional de magnitud 1.7 C 17G

[?] cuandoest-n separados 27 [cm]. "i la masa total de los dos cuerpos es de 3 [kg]+ 'cu-l es la masa de cada

uno.



2. Un objeto de masa m1 sobre una mesa horizontal

sin %ricci)n est- unido a un objeto de masa m 2 por

medio de una polea muy ligera #1 y una polea #2

ligera y %ija+ como se ve en la %igura. &a! "i a1 y a2 son

las aceleraciones de m1 y m2 respectivamente+ 'cu-l

es la relaci)n entre las aceleraciones. &b! 4allar lastensiones de las cuerdas.

23. Hres es%eras uni%ormes de masa 2 [kg]+

[kg] y < [kg] se colocan en las es*uinas de un

tri-ngulo recto omo se ve en la %igura. (alcule la

%uerza gravitacional resultante sobre el cuerpode [kg]+ suponiendo *ue las es%eras est-n

aisladas del resto del universo.

aV =ctr)n

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