Download TP4-Parte I: Dinámica de una partícula

Física I - Lic. en Física
Prof. en Física
2015
Trabajo Práctico Nº 4
Dinámica de una partícula
1. Dos patinadores, Daniel (65.0 kg) y Rebeca (45.0 kg) están practicando. Daniel se detiene para
atar su agujeta y es golpeado por Rebeca, quien se desplazaba a 13.0 m/s antes de chocar con él.
Después del choque, Rebeca se mueve a 8.00 m/s con un ángulo de 53.1° respecto a su
dirección original. La superficie de patinaje es horizontal y no tiene fricción. Calcule la
magnitud y dirección de la velocidad de Daniel después del choque.
2. Un astronauta en el espacio no puede utilizar una báscula o balanza para pesar los objetos
porque no hay gravedad. Pero cuenta con dispositivos para medir la distancia y el tiempo de
manera exacta. El astronauta sabe que su masa es de 78.4 kg, pero no está seguro de la masa de
un enorme tanque de gas en el interior del cohete sin aire. Cuando el tanque se aproxima a él a
3.50 m/s, empuja su cuerpo contra éste, lo que disminuye la rapidez del tanque a 1.20 m/s (pero
no invierte su dirección) y le da al astronauta una rapidez de 2.40 m/s. ¿Cuál es la masa del
tanque?
3. Un tronco de un árbol de 45 kg flota en un río cuya velocidad es de 8 km h-1. Un cisne de 10 kg
intenta aterrizar en el tronco mientras vuela a 8 km h-1 en sentido contrario al de la corriente. El
cisne resbala a lo largo del tronco y sale del extremo de este con una velocidad de 2 km h-1.
Calcular la velocidad final del tronco. Despreciar la fricción del agua.
4. Un satélite se mueve "horizontalmente" a una velocidad de 8 kms -1 con respecto a la tierra.
Deseamos dejar caer verticalmente una carga de 50 kg lanzándola horizontalmente del satélite:
Calcular la velocidad del satélite Después del lanzamiento de la carga si la masa total
(incluyendo la carga) es de 450 kg. (¿Cual es la velocidad de la carga, con respecto a la tierra
inmediatamente después del lanzamiento?)
5. Un vagón vacío cuya masa es de 10 6 kg pasa a una velocidad de 0,5 ms-1 bajo un depósito
estacionario de carbón. Si se dejan caer 2×106 kg de carbón en el vagón al pasar debajo del
depósito. (a) ¿Cuál es la velocidad final del vagón? (b) ¿Cuál es la velocidad del vagón si el
carbón sale del vagón mediante orificios en su suelo y el carbón cae verticalmente con respecto
al vagón. (c) Suponiendo que fuera posible lanzar todo el carbón de una sola vez por detrás del
vagón de modo que el carbón quede en reposo con respecto a tierra, calcular la velocidad
resultante del vagón. (d) ¿En qué condiciones se tendría el mismo resultado que en (c) si el carbón fuese lanzado haciendo un ángulo con respecto al vagón en movimiento?
6. Un carro con masa de 1,5 kg se desplaza a lo largo de su trayectoria a 0,20 ms -1 hasta que
choca contra un obstáculo fijo al extremo de su camino. ¿Cuál es el cambio en el momentum y
la fuerza promedio ejercida sobre el carro, si en 0,1 s (a) queda en reposo, (b) rebota con una
velocidad de 0,10 ms-1. Discutir la conservación del momentum en el choque.
7. Un cuerpo con una masa de 10 g cae desde una altura de 3 m en una pila de arena. El cuerpo
penetra una distancia de 3 cm en la arena hasta detenerse. ¿Qué fuerza ha ejercido la arena
sobre el cuerpo?
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2015
8. Un hombre está parado en la plataforma de un camión que se mueve a la velocidad de 36 kmh -1.
¿Bajo qué ángulo y en qué dirección debe el hombre apoyarse para evitar caer si, en 2 s la
velocidad del camión cambia a (a) 45 km h-1, (b) a 9 km h-1?
9. Peso aparente. Un estudiante de física cuyo peso es de 550 N se para en una báscula de baño
dentro de un elevador de 850 kg (incluyendo al estudiante), el cual es soportado por un cable. Al
comenzar a moverse el elevador, la báscula marca 450 N. a) Determine la aceleración del
elevador (magnitud y dirección). b) ¿Cuál será la aceleración si la báscula marca 670 N. c) Si la
lectura es 0, ¿debería preocuparse el joven?
10. Máquina de Atwood. Una carga de 15.0 kg de ladrillos pende del extremo de una cuerda que
pasa por una polea pequeña sin fricción y tiene un contrapeso de 28.0 kg en el otro extremo
(figura 5.51). El sistema se libera del reposo. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para la carga
de ladrillos y otro para el contrapeso. b) ¿Qué magnitud tiene la aceleración hacia arriba de la
carga de ladrillos? c) ¿Qué tensión hay en la cuerda mientras la carga se mueve? Compare esa
tensión con el peso de la carga de ladillos y con el del contrapeso.
11. Un cuerpo desliza por una rampa inclinada 30º y con un coeficiente de rozamiento µ=0.2.
Calcular la aceleración con la que desciende suponiendo que g = 9.8 m/s2.
12. Un bloque de 2 kg está situado sobre otro de 4 kg que descansa sobre una superficie horizontal
pulida. El coeficiente de rozamiento, tanto estático como dinámico, entre los bloques es de 0.2.
Se aplica una fuerza horizontal al bloque de 4 kg. ¿Cuál es la máxima fuerza que puede aplicarse
para que el bloque de 2 kg no deslice sobre el de 4kg? Si la fuerza que se aplica es el doble de la
anterior, hallar la aceleración de cada bloque.
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