Download guia de problemas nº2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE FISICA
GUIA DE PROBLEMAS Nº2
PROBLEMA Nº1 Un bombero que pesa 75Kgf se desliza por un poste vertical con una aceleración
de 3,6m/s2. ¿Qué fuerza debe ejercer sobre el poste durante el descenso?.
PROBLEMA Nº2 Un cuerpo de 10g de masa cae desde una altura de 3m en un montículo de arena.
El cuerpo penetra una distancia de 3cm en la arena hasta detenerse. ¿Qué fuerza ha ejercido la arena
sobre el cuerpo?. Despreciar la fuerza de fricción ejercida por el aire.
PROBLEMA Nº3
La figura muestra un vagón que se desplaza con una aceleración constante
a = 5m/s2. De su techo cuelga un péndulo de 3g de masa, sujeto a un hilo de 1m de longitud.
a) Describa el movimiento del péndulo visto desde el SI (x ,y) fijo a la tierra y desde el SNI (x’, y’) fijo
al vagón. b) Dibuje el diagrama del cuerpo libre de la masa del péndulo en un SI y en un SNI. c)
Determine el ángulo que forma el péndulo con la vertical.
Y
Y’


0’

X’
X
0
PROBLEMA Nº4 Un hombre de 80Kg se lanza con un paracaídas y sufre una aceleración hacia abajo
de 2,5m/s2. La masa del paracaídas es de 5Kg. a) ¿Cuál es el valor de la fuerza ejercida hacia arriba
por el aire sobre el paracaídas?. b) ¿Cuál es el valor de la fuerza ejercida hacia abajo por el hombre
sobre el paracaídas?.
PROBLEMA Nº5 Como se muestra en la figura, una carga de 3Kg pende de un montacargas de
10Kg. El mismo es tirado por una cuerda que pasa por una polea liviana y tiene en su otro extremo
una masa M. Determinar: a) el ángulo que forma el cable que soporta la carga con la vertical y b) la
masa M, cuando el montacargas y la carga se mueven con una aceleración de 5m/s2 hacia la derecha.
m
L
mp

L 
M
1
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PROBLEMA Nº6
A un cuerpo A apoyado en una superficie horizontal sin fricción, se le une
mediante una cuerda que pasa a través de una polea un platillo B sobre el que se coloca otro cuerpo C.
Las masas de A, B, y C son 10Kg, 2Kg y 3Kg respectivamente. a) ¿Cuál es la aceleración de A?. b)
¿Cuál es la tensión del hilo?. c) Determinar la fuerza de contacto entre B y C.
A
C
B
PROBLEMA Nº7 Dos bloques de masas m1 = 7Kg y m2 = 2Kg dispuestos sobre una superficie
horizontal y sin frotamiento, se hallan en contacto como muestra la figura. Si a m1 se le aplica una
fuerza horizontal de módulo F = 18Kgf, determinar la fuerza de contacto entre los bloques y la
aceleración del sistema.
F
m1
m2
m3 = m 1 – m 2
m3
PROBLEMA Nº8 Dos bloques, cada uno de los cuales tiene una masa de 20Kg, descansan sobre
superficies lisas según muestra la figura. Suponiendo que las poleas sean ligeras y sin rozamiento,
calcular: a) el tiempo requerido para que el bloque A deslice 1m hacia abajo del plano partiendo del
reposo. b) La tensión de la cuerda que une los bloques.
A
B
30º
2
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PROBLEMA Nº9 ¿ A que distancia de la tierra puede estar una sonda espacial a lo largo de una línea
dirigida hacia el sol de modo que la atracción gravitatoria del sol equilibre a la de la tierra?.
PROBLEMA Nº10 ¿ A qué altitud sobre la superficie de la tierra es la aceleración en caída libre igual
a 7,35m/s2 (tres cuartos de su valor en la superficie) ?.
PROBLEMA Nº11 Calcular la aceleración de los cuerpos m1 y m2, y la tensión en las cuerdas. Todas
las poleas tienen peso despreciable y fricción nula y los cuerpos se deslizan sin fricción. Resolver el
problema, primero algebráicamente, luego obtener la solución para el caso en que m1 = 4Kg y
m2 = 6Kg.
m1
m2
PROBLEMA Nº12 Un cuerpo pende de una balanza de resorte sujeta al techo de un ascensor. a) Si
cuando el ascensor tiene una aceleración hacia arriba de 1,20m/s2 la balanza indica 22,5Kgf. ¿Cuál es
el verdadero peso del cuerpo?. b)¿En qué circunstancias indicará la balanza 17,5Kgf?. c)¿Qué indicará
la balanza si se rompe el cable del ascensor y cae libremente?.
PROBLEMANº13 Un alumno está parado sobre una balanza en el piso de un ascensor. Cuando el
ascensor está por detenerse en la azotea del edificio, la balanza indica 72Kgf, y cuando de vuelta está
por detenerse en la planta baja, la balanza indica 88Kgf. Si el módulo de la aceleración es constante,
calcule el peso real del alumno.
PROBLEMANº14 La banda conductora entrega cada una de las cajas de 12Kg a la rampa en A de
manera que la rapidez de la caja es vA = 2,5m/s dirigida hacia abajo a lo largo de la rampa. Si el
coeficiente de rozamiento cinético entre cada caja y la rampa es 0,3; determinar la rapidez con la cual
cada caja se desliza fuera de la rampa en B. Suponga que no ocurre el volcamiento.
VA
3m
A
30º
3
B
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PROBLEMA Nº15 Un bloque de 0,2Kg inicia su movimiento hacia arriba sobre un plano inclinado
30º por encima de la horizontal con una rapidez de 12m/s. Si el coeficiente de fricción es de 0,16.
Determinar la distancia que recorre el bloque sobre el plano antes de detenerse. ¿Qué rapidez tendrá el
bloque al retornar (si retorna) a la base del plano?.
PROBLEMA Nº16 Un bloque de masa 40Kg sube por un plano inclinado como muestra la figura. La
fuerza de frotamiento es de 50N, y la tensión del cable es de 400N. a)¿Con qué aceleración sube el
bloque?. b)¿Cuánto vale el coeficiente  ?. c) Si de repente la cuerda se corta, ¿con qué aceleración
bajará el bloque?.
37º
37º
PROBLEMA Nº17 Para el sistema de la figura, si el coeficiente de rozamiento entre la mesa y el
bloque A es de 0,2: a)calcular la velocidad que adquiere el bloque C cuando ha descendido 1m
partiendo del reposo. b) Calcular la aceleración de B y A si se corta la cuerda que une A con C.
A
PA = 5Kgf
PB = 3Kgf
Pc = 4,5Kgf
C
B
PROBLEMA Nº18 En el sistema mostrado en la figura, la polea tiene masa despreciable. Determinar
la aceleración con que se mueven los cuerpos, cuyos pesos son : Pa = Pb = 1Kgf. Hallar además la
tensión en el hilo. El coeficiente de rozamiento cinético entre los cuerpos y el plano es = 0,1.
A
B
º
30º
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PROBLEMA Nº19 En el sistema de la figura m A = 3Kg y m B = 1Kg. Se tira del bloque A con una
fuerza horizontal constante F = 8,84N y entre los dos bloques hay una fuerza de rozamiento igual a
1,96N. Entre el bloque A y la superficie horizontal no hay roce. a)Calcular el valor del coeficiente de
roce entre A y B. b) El coeficiente de roce calculado en a) es el estático o el dinámico?.
B
F
A
PROBLEMA Nº20 El bloque A de 20Kg descansa sobre la placa B de 60Kg en la posición indicada.
Despreciando la masa de la polea y de la cuerda y usando los coeficientes de fricción indicados,
determinar el tiempo necesario para que el bloque A deslice 0,5m sobre la placa cuando el sistema se
suelta desde el reposo.
A
=0,
2

=0,
1
B
3
0º
PROBLEMA Nº21 Un cuerpo de m = 2Kg gira en un círculo horizontal, sobre una superficie lisa,
como indica la figura. La longitud libre del resorte es L0 = 0,5m y su constante elástica k = 400N/m.
La fuerza del resorte es F = k L, donde L es la deformación. a)¿Cuál es la velocidad del cuerpo
cuando gira en una circunferencia de radio igual a 1m?. b)Si se lo hiciera girar con una velocidad 4
veces mayor que la calculada anteriormente ¿cuál sería el radio de la órbita?.
v
k
m
PROBLEMA Nº22 Un niño de 40Kg resbala sobre un montículo semiesférico de hielo de 2m de
radio. Al llegar a cierta altura medida desde el suelo, el niño pierde contacto con el montículo,
teniendo en ese instante una rapidez de 13Km/h. Calcular dicha altura.
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PROBLEMA Nº23 Determinar la máxima rapidez constante a la cual el auto de la figura puede
avanzar libremente por la cima de la colina sin dejar de apoyarse sobre la superficie de la carretera. El
radio de curvatura es de 80m y la masa del auto de 1200Kg.
r
PROBLEMA Nº24 Un auto de carrera de 1700Kg está viajando sobre una pista circular peraltada 20º
y r =100m de radio de curvatura. Si el coeficiente de fricción entre las ruedas y la pista es  = 0,2.
Determinar: a) La máxima rapidez a la cual puede viajar el auto sin deslizarse hacia arriba en la
pendiente. b)La mínima rapidez a la cual puede viajar el auto sin deslizarse hacia abajo en la
pendiente.
20º
PROBLEMA Nº25 La esfera tiene una masa m = 25Kg, se apoya sobre dos planos inclinados lisos
“A” y ”B”, y está unida a un resorte. Si la longitud libre del resorte es L0 = 200mm, determine las
reacciones de los planos. Considere L = 500mm y k = 600N/m.
L
50º
40º
PROBLEMA Nº26 Determinar la reacción en la barra CB, de peso despreciable y la tensión en la
cuerda CA, bajo la acción de la fuerza P = 600Kgf.
A
3m
C
B
4m
P
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