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Problemas típicos para un examen por suficiencia de Física I.
Docente: Ing. Gustavo Moreno.
1.
La ecuación del movimiento de una partícula es x = t3 – 4t2 + 9 con x en metros y t en
segundos. Calcule la velocidad y la aceleración de la partícula en t = 4 segundos.
2. Una pelota de 100 gramos se deja caer desde una altura de 15 m y rebota hasta una altura de
13 m, ¿cuánta energía perdió la pelota en el choque contra el suelo?
3. Un ascensor de 2000 lb baja con una aceleración de 4 pies/s2 ¿cuál es la tensión en el cable
que lo soporta?
4. Un bloque de 200 lb está en reposo sobre un plano inclinado sin fricción que tiene una
pendiente de 30°. ¿De qué magnitud debe ser la fuerza paralela al plano inclinado que
mantiene al bloque en equilibrio?
5. ¿Qué fuerza T, dirigida a 25° por encima de la horizontal, se requiere para arrastrar un bloque
de 50 lb hacia la derecha con una aceleración de 2 pies/s2, si el coeficiente de fricción es µk =
0.2?
6. Un recipiente cerrado contiene agua y aire comprimido el cual provoca una presión de 2 atm al
nivel de la superficie del agua, ¿cuál será la velocidad de salida del agua por una grieta
localizada 3 metros por debajo de la superficie del agua? ¿cuál es el gasto a través de la
grieta si el área de ésta es de 1.5 cm 2?
7. Fluye agua por un tubo horizontal a razón de 200 gal/min, ¿cuál es la velocidad en una
sección estrecha del tubo donde el diámetro de éste se reduce de 6 a 3 pulgadas?
8. Un cilindro de acero contiene 45 litros de un gas ideal, confinado por medio de un émbolo, a
25 °C y a una presión absoluta de 250 KPa. Si se mantiene la presión constante y la
temperatura aumenta hasta 80 °C, ¿cuál será el nuevo volumen?
9. Una persona desea levantar una piedra que pesa 400 lb usando como palanca una barra de
acero que tiene 8 pies de largo. ¿A qué distancia del punto de contacto entre la piedra y la
barra debe apoyar ésta si es capaz de aplicar una fuerza de 100 lb de forma perpendicular a
la barra? (Suponga que una línea vertical que pase por el centro de gravedad de la piedra,
pasa también por el punto de contacto entre la piedra y la barra).
10 Para la situación mostrada en la Figura 1, si el ángulo entre los segmentos AB y BC es de 30º,
determine: a) el momento del peso de 80 N con respecto a un eje que pase por el punto C y
b) la tensión en el cable AB.
11 Un cilindro de hierro (densidad = 7800 Kg/m 3) de 15 cm de diámetro y 30 cm de largo se
sumerge completamente en agua sostenido por medio de un cable. ¿Cuál es la tensión en el
cable?
12 Un camión de 2500 Kg que viaja a 60 Km/h golpea una pared de ladrillo y se detiene en 0.2
segundos. ¿Cuál es su impulso? ¿cuál es la fuerza promedio sobre la pared durante el
choque?
13 ¿Qué velocidad inicial vertical se le debe impartir a una masa de 5 Kg para elevarla hasta una
altura de 10 m? ¿cuál es la energía total en cualquiera de los puntos de su trayectoria?
14 Si usted construye un barómetro usando agua en lugar de mercurio, ¿qué altura del agua
indicará una presión de una atmósfera?
15 El tubo de entrada que suministra presión de aire para operar un gato hidráulico tiene 2 cm de
diámetro. ¿Qué presión de aire (manométrica) se tendrá que usar para levantar un automóvil
de 1800 Kg si el pistón de salida es de 32 cm de diámetro?
16 Un objeto sólido pesa 8 N en el aire. Cuando este objeto se cuelga de una balanza de resorte
y se sumerge en agua, su peso aparente es de sólo 6.5 N. ¿Cuál es la densidad del objeto?
17 Un cubo de madera cuyas aristas miden 5.0 cm cada una, flota en agua con tres cuartas
partes de su volumen sumergidas a) ¿cuál es el peso del cubo?, b) ¿cuál es la masa del
cubo?, c) ¿cuál es la gravedad específica del cubo?
18 Un empuje de 30 lb se aplica a lo largo del asa de una cortadora de césped, produciendo un
desplazamiento horizontal de 40 pies. Si el asa forma un ángulo de 30º con el suelo, ¿qué
trabajo fue realizado por la fuerza de 30 lb?
19 Un cuerpo de 20 Kg, inicialmente en reposo, se acelera a 10 m/s 2 . , ¿cuál será su energía
cinética cuando haya recorrido 20 m?
20 Un auto de 2500 Kg arranca desde el reposo y alcanza una rapidez de 90 Km/h en un tiempo
de 6 segundos, ¿cuál fue el trabajo neto realizado por el motor del auto? ¿cuánta potencia, en
HP, desarrollada por el motor del auto, se utilizó en acelerarlo?
21 Un proyectil de 20 gramos choca contra un bloque de madera y penetra una distancia de 12
cm antes de detenerse. Calcule la fuerza media de frenado si la velocidad de entrada fue de
300 m/s.
22 Una pelota de 34 gramos sale disparada del borde de una mesa horizontal de 4.23 pies de
altura. Golpea el suelo en un punto 5.11 pies horizontalmente lejos del borde de la mesa.
¿Cuál era su velocidad en el instante que dejó la mesa? ¿Cuál fue la variación en la energía
cinética justo antes de pegar en el suelo? ¿Cuánto trabajo realizó la gravedad sobre la pelota?
23 Un martillo de 4 Kg cae desde una altura de 20 m. ¿Cuáles son la energía potencial y la
energía cinética del martillo cuando ha caído hasta un punto ubicado a 4 m del nivel del
suelo? ¿Cuál es la velocidad del martillo en ese punto?
24 ¿Cuál debe ser el diámetro de un tubo para que pueda conducir 200 galones por minuto de
agua con una velocidad de 5 m/s?
25 Un cilindro de acero contiene un gas ideal a 27 ºC y una presión absoluta de 245 KPa. Si la
temperatura del recipiente aumenta hasta 79 ºC, ¿cuál será la nueva presión absoluta?
26 ¿Qué fuerza T, dirigida a 25° por encima de la horizontal, se requiere para arrastrar un bloque
de 50 lb hacia la derecha con una aceleración de 2 pies/s2, si el coeficiente de fricción es µk =
0.2?
27 Fluye agua por un tubo horizontal a razón de 200 gal/min, ¿cuál es la velocidad en una
sección estrecha del tubo donde el diámetro de éste se reduce de 6 a 3 pulgadas?
28 Una persona desea levantar una piedra que pesa 400 lb usando como palanca una barra de
acero que tiene 8 pies de largo. ¿A qué distancia del punto de contacto entre la piedra y la
barra debe apoyar ésta si es capaz de aplicar una fuerza de 100 lb de forma perpendicular a
la barra? (Suponga que una línea vertical que pase por el centro de gravedad de la piedra,
pasa también por el punto de contacto entre la piedra y la barra).
29 Una pelota de 100 gramos se deja caer desde una altura de 15 m, si en el choque con el suelo
se pierden 3 J de energía ¿a qué altura subirá la pelota?
30 Un piano de 260 Kg se sube por una tabla sin rozamiento de 10 m de largo y se hace pasar
por una puerta situada a 5 m sobre el piso, ¿cuánta fuerza se necesitó?
31 Un cuerpo de 20 Kg, inicialmente en reposo, se acelera a 10 m/s 2 , ¿cuál será su energía
cinética cuando haya recorrido 20 m?
32 Una fuerza horizontal de 20 N arrastra un bloque de 15 Kg sobre el piso. Si µk = 0.20,
determine la aceleración del bloque.
33 Una piedra de 2 Kg atada a una cuerda de 1.5 m describe un círculo horizontal de modo que
completa una vuelta en 0.3 segundos, ¿cuál es la fuerza centrípeta sobre la piedra? ¿se
ejerce sobre la piedra alguna fuerza que la impulse hacia afuera?
34 ¿Cuál es la presión absoluta en el fondo de un lago de 30 m de profundidad?
35 Un cilindro de acero contiene un gas ideal a 27 °C y a una presión absoluta de 245 KPa. Si la
temperatura del recipiente aumenta hasta 79 °C, ¿cuál será la nueva presión absoluta?
36 Un ascensor de 2000 lb se mueve hacia abajo con una aceleración de 4 pies/s 2 , ¿cuál es la
tensión en el cable que lo soporta?
37 Si dos fuerzas diferentes F1 y F2 aceleran la misma masa a 10 cm/s2 y 15 cm/s2,
respectivamente, ¿cuál es la relación entre F1 y F2?
38 Se quiere que un bloque de 200 lb permanezca en reposo sobre un plano inclinado sin fricción
que tiene una pendiente de 40°, ¿cuál será la magnitud de la fuerza paralela al plano
necesaria para conseguirlo?
39 ¿Qué fuerza T, a un ángulo de 20° por encima de la horizontal, se requiere para arrastrar un
bloque de 50 lb hacia la derecha con una aceleración de 2 pies/s 2 si µk = 0.2?
40 Un hombre cuya masa es de 80 Kg sube un tramo de escaleras de 8 m de altura, ¿cuánto
trabajo hizo este hombre?. Si subió el tramo en 30 segundos ¿qué potencia desarrolló?
41 Una pelota de 0.4 Kg cae una distancia vertical de 40 m y rebota hasta una altura de 16 m,
¿cuánta energía se perdió en el choque contra el suelo?
42 Un piano de 260 Kg se sube por una tabla sin rozamiento de 10 m de largo y se hace pasar
por una puerta situada a 5 m sobre el piso, ¿cuánta fuerza se necesitó?
43 Una rueda da 750 vueltas al aumentar su velocidad de 30 rad/s a 90 rad/s. Calcule la
aceleración angular y el tiempo requerido para ese aumento de la velocidad.
44 Una piedra de 2 Kg atada a una cuerda de 1.5 m describe un círculo horizontal de modo que
completa una vuelta en 0.3 segundos, ¿cuál es la fuerza centrípeta sobre la piedra? ¿se
ejerce sobre la piedra alguna fuerza que la impulse hacia afuera?
45 En la cubierta de un portaviones un dispositivo de frenado permite detener un avión en 1.5
segundos. Si la aceleración promedio fue de – 49 m/s2 ¿cuál fue la distancia de frenado?
¿cuál fue la rapidez inicial?.
46 ¿Cuál es el ángulo máximo (en términos del coeficiente de fricción), de la pendiente de un
plano inclinado que permite que un bloque de peso W no se deslice hacia abajo a lo largo del
plano?
47 Un recipiente cerrado contiene agua y aire comprimido el cual provoca una presión de 2 atm al
nivel de la superficie del agua, ¿cuál será la velocidad de salida del agua por una grieta
localizada 3 metros por debajo de la superficie del agua? ¿cuál es el gasto a través de la
grieta si el área de ésta es de 1.5 cm2?
48 Fluye agua por un tubo horizontal a razón de 60 gal/min, ¿cuál es la velocidad en una sección
estrecha del tubo donde el diámetro de éste se reduce de 6 a 1 pulgada?
49 Un cilindro de acero contiene un gas ideal a 27 °C y a una presión absoluta de 245 KPa. Si la
temperatura del recipiente aumenta hasta 79 °C, ¿cuál será la nueva presión absoluta?
50 ¿Cuál debe ser la potencia de salida de una bomba para llenar un tanque de 5000 galones
con agua, si éste se encuentra a una altura de 30 m y se requiere llenarlo en 15 minutos?.
Suponga que el tanque está abierto a la atmósfera y no hay pérdidas por fricción desde la
salida de la bomba hasta la superficie libre del agua en el tanque.