Download colegio san agustín curso 07-08 - Colegio San Agustín de Zaragoza

COLEGIO SAN AGUSTÍN
FÍSICA Y QUÍMICA
4º ESO
FUERZAS. DINÁMICA. FLUIDOS
1. Con un dinamómetro, cuya constante elástica es k = 500 N/m, se han medido los pesos de dos cuerpos, obteniéndose un
alargamiento de 4 y 8 cm, respectivamente. ¿Cuáles son esos pesos?
Sol: P1 = 20 N; P2 = 40 N;
2. Dos fuerzas perpendiculares, de valores 3 y 4 N, actúan sobre un cuerpo. La primera está dirigida verticalmente hacia
arriba, y la segunda, horizontalmente hacia la derecha. Dibújalas y calcula el módulo de la fuerza resultante. Dibuja y
calcula la fuerza que equilibraría el cuerpo.
Sol: R = 5 N; F = 5 N
3. Una fuerza tiene de módulo 12 N y su dirección forma un ángulo con la horizontal de 30º. Dibuja y calcula sus
componentes rectangulares.
Sol: Fx = 10,39 N; Fy = 6 N
4. Calcular la resultante de tres fuerzas F 1 = 10 N que forma 30º con la dirección positiva del eje X, F2 = 2 N que forma
120º y F3 =5 N que actúa en la dirección negativa del eje Y. Para ello dibuja las tres fuerzas en un sistema ejes , dibuja y
calcula sus componentes y a partir de ahí, las componentes de la resultante, su módulo y su dirección.
5. Sobre una carretera horizontal va una camioneta de 200 kg a 40 km/h. Acelera durante
10 s y alcanza 80 km/h al cabo de ese tiempo. Calcular:
a) ¿Qué fuerza ejerce el motor suponiendo despreciables los rozamientos? (F =222 N)
b) ¿Qué fuerza ejerce el motor si el coeficiente de rozamiento es 0´02? (Fr = 39´2 N; F = 261´2 N)
6. Una fuerza de 10 N ¿produce el mismo efecto al actuar durante un segundo sobre un cuerpo de 2 kg que al actuar
durante dos segundos sobre un cuerpo de 1 kg? ¿Sería el efecto igual actuando una fuerza de 1 N durante 10 s sobre el
cuerpo de 2 kg?
7. Un coche va a 72 km/h. Si el coeficiente de rozamiento de las ruedas con la carretera es de 0´7, ¿en qué distancia
puede parar sin aplicar los frenos?
(a =-6´86 m/s2; e =29´15 m)
8. Un tractor intenta remolcar a un automóvil que se encuentra en el fondo de un precipicio. La masa del tractor es de
3 Tm, la del automóvil de 750 kg. Si el coeficiente de rozamiento del tractor con la carretera es de 0´02, calcular:
a) La fuerza que debe hacer el tractor para elevar el vehículo con una aceleración de 0´2 m/s2 (F = 8688 N)
b) Tensión del cable de acero con que está sujeto el automóvil (T = 7500 N)
c) Tiempo que tarda en alzar el coche si sabemos que el precipicio tiene una altura de 100 m (t = 31´6 s)
Suponer que el precipicio es perpendicular a la carretera.
9. Dos cuerpos de 6 y 25 kg de masa están unidos mediante una cuerda que pasa por una polea. Despreciando los efectos
de la polea calcular:
a) La aceleración del sistema cuando se deje libre (a = 6 m/s2)
b) La tensión de la cuerda (T = 95 N)
c) La fuerza que será necesario aplicar a la masa de 6 kg para que sea ésta la que descienda (F = 186 N para que el
sistema pare)
10. Un cuerpo de 50 kg de masa que se encuentra sobre un plano horizontal está unido mediante una cuerda que pasa por
una polea a otro que cuelga en un plano
perpendicular al primero y cuya masa es 100 kg. Calcular:
a) La aceleración del sistema si el coeficiente de rozamiento es de 0´4 (a = 5´2 m/s 2)
b) El coeficiente de rozamiento si la aceleración del sistema es de 1´25 m/s 2
11. Un coche de dos toneladas se desplaza impulsado por una fuerza de 2500 N
producida por su motor, sobre una carretera horizontal. El coeficiente de rozamiento de las ruedas del coche con la
carretera es de 0´02. Calcular:
a) ¿Qué velocidad tendrá al cabo de 25 s? (v = 26´25 m/s)
1
b) ¿Qué espacio habrá recorrido? (e = 328 m)
12. Sobre un ascensor de 1000 kg actúa verticalmente hacia arriba una fuerza de 12000 N. ¿Cuánto ha tardado en
recorrer 25 m? ¿Cuál es entonces su velocidad? (a = 2´2 m/s2; v = 10´5 m/s; t = 4´8 s)
13. Un yate de 200 Tm lleva una velocidad de 25 km/h. ¿Qué fuerza media es necesaria para detenerle en 80 s?
(F = -17350 N)
14. Si sobre un cuerpo actúa una sola fuerza constante, ¿qué tipo de movimiento origina?
15. Un bloque de masa 3 kg se desplaza a lo largo de una superficie horizontal con una velocidad v. En el sentido opuesto
a su movimiento se aplica una fuerza constante de 3 N; ésta fuerza reduce v a la mitad en un trayecto de 6 m. Calcular:
a) ¿Cuál es el valor de v? (v = 4 m/s)
b) ¿Cuánto tiempo es necesario para que se cumpla este proceso? (t = 2 s)
16. Un sistema de polea simple sujeta en uno de los extremos de la cuerda una masa de120 kg y en el otro una de 40 kg.
Calcular el sentido de giro del sistema y la aceleración con que se mueve (a = 4´9 m/s 2)
17. Las puertas de elevación automática están basadas en un sistema de polea simple. Este sistema consiste en unir la
puerta a un extremo de la polea y un contrapeso al otro. En el lado del contrapeso se conecta también el motor encargado
de subir la puerta. ¿Qué fuerza debe hacer un motor enganchado a una puerta de 1200 kg de masa si su contrapeso es de
100 kg y suponemos que la puerta asciende con velocidad constante? (F = 10780 N)
18. Un cuerpo de 120 kg que se encuentra sobre un plano horizontal está unido mediante una cuerda y una polea a otro
que cuelga en un plano perpendicular al primero y cuya masa es de 30 kg. Si el coeficiente de rozamiento del primer
cuerpo con el plano de es de 0´02 y suponemos que el segundo cuerpo está suspendido, calcular:
a) La aceleración con que se moverá el sistema cuando se le deje en libertad (a =1´8 m/s 2)
b) El tiempo que tardará el segundo cuerpo en descender 120 m (t = 11´5 s)
c) La tensión de la cuerda (T = 240 N)
19. Un automóvil marcha a 72 km/h ¿Qué aceleración negativa es preciso comunicarle para que se detenga en 200 m?
¿Cuánto tiempo tardará en parar? Si su masa en de 1500 kg ¿cuál será la fuerza de frenado? (a = -1 m/s2; t = 20 s;
Fcontra = 1500 N)
20. ¿Qué aceleración negativa habrá que comunicar a un cuerpo que lleva una velocidad de 144 km/h para que se detenga
en 20 m? Si el cuerpo tiene una masa de 200 kg ¿cuánto valdrá la fuerza de frenado? (a = -40 m/s2; F = -8000 N)
21. En la publicidad de un vehículo cuya masa es de 1260 kg se indica que es capaz de alcanzar los 100 km/h partiendo del
reposo y acelerando uniformemente en 9 s. ¿Qué fuerza debe desarrollar el motor? (F = 3889 N)
22. Un coche parte del reposo y alcanza en 5 s la velocidad de 36 km/h. Si el coeficiente de rozamiento es 0´2 y la masa
es de 1200 kg, calcular la fuerza que le comunica el motor. (F = 4752 N)
23. Un coche con velocidad de 20 m/s frena con una fuerza de 100 N. Si el coeficiente de rozamiento es 0´1 y la masa es
de 1000 kg, ¿qué espacio recorre hasta que se para?
(e = 185 m)
24. Un coche de 500 kg de masa y velocidad inicial 10 m/s se para debido solo a la fuerza de rozamiento. ¿Cuál es la
aceleración de frenado y el tiempo que transcurre hasta que se para? El coeficiente de rozamiento es 0´01.
(a = -0´098 m/s2; t = 102 s)
25. Un automóvil de 600 kg se mueve por una carretera horizontal gracias a la fuerza del motor de 900 N. Hallar:
a) Aceleración y espacio recorrido en 10 s si el coeficiente de rozamiento es 0 (a = 1´5 m/s2; e = 75 m)
b) Aceleración y espacio recorrido en 10 s si el coeficiente de rozamiento es 0´1 (a = 0´52 m/s 2; e = 26 m)
26. A un vagón de 10 Tm de masa se le aplica una fuerza de 500 N. Se supone el
rozamiento nulo. Calcular:
a) Aceleración que ha tomado (a = 0´05 m/s2)
b) Espacio recorrido en 10 s (e = 2´5 m)
c) Si al cabo de esos 10 s deja de actuar la fuerza, ¿qué distancia recorrerá en otros 10 segundos? (e = 5 m)
2