Download FÍSICA I: FUERZA EN 1D GUÍA DE PROBLEMAS 2015

UNSL – ENJPP
5° AÑO B1 Y B2
FÍSICA I: FUERZA EN 1D
GUÍA DE PROBLEMAS 2015
1. Un ascensor de 1500 kg se mueve hacia arriba y hacia abajo sostenido por un cable. Calcula la tensión en el
cable para los siguientes casos:
a. El ascensor se mueve a una velocidad constante hacia arriba
b. El ascensor se mueve a una velocidad constante hacia abajo
2
c. El ascensor se acelera hacia arriba con una aceleración constante de 1.2 m/s .
2
d. El ascensor se acelera hacia abajo con una aceleración constante de 1.2 m/s .
2. Una grúa acelera una carga de 175 kg hacia arriba. La tensión en el cable es de 2000 N. Encuentra la
magnitud y la dirección de la aceleración de la carga.
3. Una mujer de 65 kg está dentro de un ascensor. Calcula su peso aparente para los siguientes casos:
a. El ascensor se mueve a una velocidad constante hacia arriba
b. El ascensor se mueve a una velocidad constante hacia abajo
2
c. El ascensor acelera hacia arriba con una aceleración constante de 2.4 m/s .
2
d. El ascensor acelera hacia abajo con una aceleración constante de 2.4 m/s .
4. Un hombre de 88 kg está parado sobre una balanza de baño dentro de un ascensor detenido. Cuando el
ascensor comienza a moverse la balanza muestra 900 N. Encuentra la magnitud y la dirección de la
aceleración del ascensor.
5. El coeficiente de fricción cinética entre un objeto y la superficie sobre la que se desliza es 0.25. El peso del
objeto es de 20 N. ¿Cuál es la fuerza de fricción?
6. La fuerza de fricción entre un objeto y la superficie sobre la que se desliza es 15 N. El peso del objeto es 20
kg. ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinética?
7. La fuerza de fricción entre un objeto y la superficie sobre la que se desliza es 15 N y el coeficiente de fricción
entre ellos es 0.70. ¿Cuál es el peso del objeto?
Un objeto en reposo, de 15 kg, está ubicado sobre una mesa cerca de la superficie de la tierra. El coeficiente de fricción
estática entre las superficies es 0.40 y el coeficiente de fricción cinética es 0.25.
8. ** Una fuerza horizontal de 20 N es aplicada al objeto.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas a escala.
b. Determina la fuerza de fricción
c. Determina la aceleración del objeto.
9. ** Una fuerza horizontal de 40 N es aplicada al objeto.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas a escala.
b. Determina la fuerza de fricción.
c. Determina la aceleración del objeto
10. ** Una fuerza horizontal de 60 N es aplicada al objeto.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas a escala.
b. Determina la fuerza de fricción.
c.
Determina la aceleración del objeto
11. ** Una fuerza horizontal de 100 N es aplicada al objeto.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas a escala
b. Determina la fuerza de fricción.
c. Determina la aceleración del objeto
Un objeto en reposo de 250 kg está ubicado sobre una mesa cerca de la superficie de la tierra. El coeficiente de
fricción estática entre las superficies es 0.30 y el coeficiente de fricción cinética es 0.15.
12. ** Una fuerza horizontal de 100 N es aplicada al objeto.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas a escala.
b. Determina la fuerza de fricción.
c. Determina la aceleración del objeto
13. ** Una fuerza horizontal de 100 N es aplicada al objeto.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas a escala.
b. Determina la fuerza de fricción.
c. Determina la aceleración del objeto.
14. ** Una fuerza horizontal de 100 N es aplicada al objeto.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas a escala.
b. Determina la fuerza de fricción.
c. Determina la aceleración del objeto.
15. ** Una fuerza horizontal de 100 N es aplicada al objeto.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre con las fuerzas a escala.
b. Determina la fuerza de fricción.
c. Determina la aceleración del objeto.
d. Determina la fuerza de fricción.
e. Determina la aceleración del objeto.
Problemas Generales
16. Un tren con una masa de 25000 kg incrementa su velocidad de 10 m/s a 25 m/s en 20 segundos. Considera
que la aceleración es constante y que no puedes obviar la fricción.
a. Encuentra la aceleración del tren. Realiza el gráfico correspondiente
b. Encuentra la distancia recorrida durante estos 20 s. Realiza el gráfico correspondiente
c. Dibuja un diagrama de cuerpo libre para el tren.
d. Encuentra la fuerza neta promedio aplicada por la locomotora.
17. Una motocicleta de 150 kg empieza desde el reposo y acelera a un ritmo constante a lo largo de una
distancia de 350m. la fuerza aplicada es de 250 N y el coeficiente de fricción cinética es 0.03.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre para la motocicleta mostrando las fuerzas aplicadas a escala. Al
lado del diagrama muestra la dirección de la aceleración;
b. Encuentra la fuerza neta aplicada a la motocicleta
c. Encuentra la aceleración de la motocicleta;
d. ¿Cuál es la velocidad al final de los 350 m?
e. Encuentra el tiempo transcurrido de esta aceleración,
18. ** Dos bloques con masas m 1 = 400 g y m2 = 600 g, están conectadas por una soga sobre una mesa sin
fricción. Una fuerza F= 3.5 N es aplicada al bloque m 2.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre para cada bloque mostrando las fuerzas aplicadas a escala. Al
lado de cada diagrama muestra la dirección de la aceleración de ese objeto.
b. Encuentra la aceleración de cada objeto
c. Encuentra la fuerza de tensión en el cordel entre los dos objetos.
19. Dos cajas están ubicadas en una superficie horizontal sin fricción, como se muestra arriba. La caja A tiene
una masa de 10 kg y la caja B tiene una masa de 16 kg. Una fuerza de 54 N está empujando la caja A.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre para cada bloque mostrando las fuerzas aplicadas a escala. Al
lado de cada diagrama muestra la dirección de la aceleración de ese objeto.
b. Encuentra la aceleración del sistema de cajas
c. Encuentra la fuerza de contacto que cada caja ejerce sobre la adyacente.
20. Una carga de 12 kg cuelga de un extremo de una cuerda que pasa por una pequeña polea sin fricción. Un
contrapeso de 15 kg está suspendido del otro extremo de la cuerda. El sistema se deja libre estando
inicialmente en reposo.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre para cada bloque mostrando las fuerzas aplicadas a escala. Al
lado de cada diagrama muestra la dirección de la aceleración de ese objeto.
b. Encuentra la aceleración de cada masa
c.
¿Cuál es la fuerza de tensión de la cuerda?
d. ¿Qué distancia se mueve la carga de 12 kg en los primeros 3 s?
e. ¿Cuál es la velocidad de la masa de 15 kg al final de 3 s?
21. Las masas de los bloques A y B son de 4.5 kg y 3.7 kg respectivamente. Los bloques están inicialmente
detenidos y conectados por un cordel sin masa que pasa por una polea sin masa y sin fricción. El sistema se
libera desde el reposo.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre para cada bloque mostrando las fuerzas aplicadas a escala. Al
lado de cada diagrama muestra la dirección esperada de la aceleración.
b. ¿Cuál es la aceleración de los bloques?
c.
¿Cuál es la fuerza de tensión en el cordel?
d. ¿Cuán alto se moverá el bloque de 3.7 kg en los primeros 2.5 s?
e. Encuentra la velocidad del bloque de 4.5 kg al final de 5to segundo.
22. Un bloque de 500 g está apoyado sobre una mesa horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre el
bloque y la superficie es 0.25. el bloque está conectado por un cordel sin masa a un segundo bloque de
masa 300 g. El cordel pasa por una polea ligera sin fricción como se muestra arriba. El sistema se libera
desde el reposo.
a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre claramente rotulado para cada masa de 500 g y 300 g. Incluye
todas las fuerzas y dibújalas en escala relativa. Dibuja la dirección esperada de la aceleración al lado
de cada diagrama de cuerpo libre.
b. Usa la Segunda Ley de Newton para escribir la ecuación para la masa de 500g.
c.
Usa la Segunda Ley de Newton para escribir la ecuación de la masa de 300 g.
d. Encuentra la aceleración del sistema resolviendo simultáneamente el sistema de dos ecuaciones.
e. ¿Cuál es la fuerza de tensión en el cordel?