FÍSICA GENERAL
ACTIVIDAD COLABORATIVA FASE II - (4 - 5)
Las Leyes de Movimiento y sus Aplicaciones
1. En el sistema que se muestra en la figura, una fuerza horizontal 𝐹 𝑥 actúa sobre el objeto de 8.00 kg. La superficie horizontal no tiene rozamiento. La polea no tiene masa ni fricción.
(a) Trace los diagramas de cuerpo libre para cada
uno de los dos bloques.
(b) Aplique el método newtoniano para determinar la aceleración 𝑎𝑥 del bloque de 8 kg, en función de 𝐹𝑥.
(c) Trace una gráfica cuantitativa de 𝑎𝑥 en función de 𝐹𝑥 (incluyendo valores negativos de 𝐹𝑥 ). ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 acelera hacia arriba el objeto de 4.00 kg? ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 permanece el sistema en reposo o se mueve con rapidez constante?
(d) ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 queda distensionada la cuerda? ¿Es válida la gráfica trazada en la parte (c) para esos valores? ¿Por qué?.
2. Un tornillo de hierro de 65.0 g de masa cuelga de una cuerda de 45.7 cm de largo. El extremo superior de la cuerda está fijo. Sin tocarlo, un imán atrae el tornillo de modo que este permanece fijo, desplazado horizontalmente 18.0 cm a la derecha desde la línea vertical previa de la cuerda.
(a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre del tornillo.
(b) Encuentre la tensión en la cuerda.
(c) Encuentre la fuerza magnética sobre el tornillo.
1. En el sistema que se muestra en la figura, una fuerza horizontal 𝐹 𝑥 actúa sobre el objeto de 8.00 kg. La superficie horizontal no tiene rozamiento. La polea no tiene masa ni fricción.
(b) Aplique el método newtoniano para determinar la aceleración 𝑎𝑥 del bloque de 8 kg, en función de 𝐹𝑥.
(c) Trace una gráfica cuantitativa de 𝑎𝑥 en función de 𝐹𝑥 (incluyendo valores negativos de 𝐹𝑥 ). ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 acelera hacia arriba el objeto de 4.00 kg? ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 permanece el sistema en reposo o se mueve con rapidez constante?
(d) ¿Para qué valores de 𝐹𝑥 queda distensionada la cuerda? ¿Es válida la gráfica trazada en la parte (c) para esos valores? ¿Por qué?.
2. Un tornillo de hierro de 65.0 g de masa cuelga de una cuerda de 45.7 cm de largo. El extremo superior de la cuerda está fijo. Sin tocarlo, un imán atrae el tornillo de modo que este permanece fijo, desplazado horizontalmente 18.0 cm a la derecha desde la línea vertical previa de la cuerda.
(a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre del tornillo.
(b) Encuentre la tensión en la cuerda.
(c) Encuentre la fuerza magnética sobre el tornillo.
Fuerzas de fricción.
3. En el sistema que se presenta a continuación, las masas m1 y m2, tienen valores de 3.50 kg y 8.00 kg, respectivamente, el triángulo presentado es isósceles, de tal manera que ángulo de la base es de 35.0o . Sí la aceleración del sistema es de 1.50m/s2 , determine el coeficiente de fricción cinético entre el bloque y la pendiente, suponiendo que su valor, es el mismo en ambas pendientes.
4. En la figura se muestra un cuerpo en reposo de masa de 10.0 kg que esta sobre una superficie sin fricción (𝑨𝑩̅̅̅̅) y se le
aplica una fuerza F= 25.0 N formando un ángulo (𝜙) de 27.0° con la horizontal. Después de recorrer los 30.0 m, la
fuerza deja de ser aplicada y el cuerpo ingresa a una superficie rugosa (𝑩𝑪̅̅̅̅) cuyo coeficiente de fricción es de 0,300.
Calcular:
(a) El valor de la aceleración del cuerpo en el instante que deja la superficie sin fricción y
(b) la distancia que alcanza a recorrer en la superficie con fricción hasta que se detiene.
3. En el sistema que se presenta a continuación, las masas m1 y m2, tienen valores de 3.50 kg y 8.00 kg, respectivamente, el triángulo presentado es isósceles, de tal manera que ángulo de la base es de 35.0o . Sí la aceleración del sistema es de 1.50m/s2 , determine el coeficiente de fricción cinético entre el bloque y la pendiente, suponiendo que su valor, es el mismo en ambas pendientes.
(b) la distancia que alcanza a recorrer en la superficie con fricción hasta que se detiene.
Trabajo
5. Un arquero jala hacia atrás la cuerda de su arco 0.400 m al ejercer una fuerza que aumenta uniformemente de cero a 230 N.
(a) ¿Cuál es la constante de resorte equivalente del arco?
(b) ¿Cuánto trabajo realiza el arquero al estirar su arco?
6. Considere un cuarto de bodega rectangular, de 8.00 m de largo por 6.00 m de ancho. Los vértices se rotulan como se muestra en la figura. Un trabajador empuja por el piso una caja de mercancía pequeña pero pesada (10.0 kg). El coeficiente de rozamiento cinético entre la caja y el suelo vale 0.280. Determine el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento que actúa sobre la caja para cada una de las siguientes trayectorias (cada flecha indica el segmento rectilíneo que conecta los puntos marcados en sus extremos):
(a) A --> C
(b) A --> D --> C
(c) A --> D --> B --> C
(d) Explique por qué los anteriores resultados demuestran que la fuerza de rozamiento no es conservativa. …
7. La fuerza que actúa sobre una partícula varía como se muestra en la figura. Encuentre el trabajo invertido por la fuerza en la partícula conforme se mueve…
(a) De 𝑥 = 0.00 𝑚 a 𝑥 = 4.50 m;
(b) de 𝑥 = 0.00 𝑚 a 𝑥 = 15.00 m.
(c) Existe cierto punto A sobre el eje X tal que el trabajo realizado por esta fuerza en el intervalo [𝑥𝐴 ,15.0 m] vale cero. Encuentre el valor de 𝑥A
Energía cinética y el teorema del trabajo y la energía.
5. Un arquero jala hacia atrás la cuerda de su arco 0.400 m al ejercer una fuerza que aumenta uniformemente de cero a 230 N.
(a) ¿Cuál es la constante de resorte equivalente del arco?
(b) ¿Cuánto trabajo realiza el arquero al estirar su arco?
6. Considere un cuarto de bodega rectangular, de 8.00 m de largo por 6.00 m de ancho. Los vértices se rotulan como se muestra en la figura. Un trabajador empuja por el piso una caja de mercancía pequeña pero pesada (10.0 kg). El coeficiente de rozamiento cinético entre la caja y el suelo vale 0.280. Determine el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento que actúa sobre la caja para cada una de las siguientes trayectorias (cada flecha indica el segmento rectilíneo que conecta los puntos marcados en sus extremos):
(a) A --> C
(b) A --> D --> C
(c) A --> D --> B --> C
(d) Explique por qué los anteriores resultados demuestran que la fuerza de rozamiento no es conservativa. …
7. La fuerza que actúa sobre una partícula varía como se muestra en la figura. Encuentre el trabajo invertido por la fuerza en la partícula conforme se mueve…
(b) de 𝑥 = 0.00 𝑚 a 𝑥 = 15.00 m.
(c) Existe cierto punto A sobre el eje X tal que el trabajo realizado por esta fuerza en el intervalo [𝑥𝐴 ,15.0 m] vale cero. Encuentre el valor de 𝑥A
Energía cinética y el teorema del trabajo y la energía.
8. Un martillo de acero con masa de 195 kg se levanta 2.80 m sobre el tope de una viga en forma de I vertical, que se está clavando en el suelo. El martillo se suelta, metiendo la viga- I - otros 6.20 cm en el suelo. Los rieles verticales que guían el martillo ejercen una fuerza de fricción constante de 60.0 N sobre éste. Use el teorema trabajo-energía para determinar
(a) la rapidez del martillo justo antes de golpear la viga-I y
(b) la fuerza media que el martillo ejerce sobre la viga-I. Ignore los efectos del aire.
9. Una partícula de 4,0 Kg se mueve a lo largo del eje x bajo la influencia de una fuerza conservativa aislada. Si el trabajo
sobre la partícula es de 80.0 J conforme se mueve del punto x=2.0m a x= 5.0m, encuentre
(a) el cambio en su energía cinética,
(b) el cambio en su energía potencial y c) su velocidad en x=5.0 m si parte del reposo en x=2.0 m
Potencia.
10. Cierto automóvil de RallyCross es capaz de pasar del 0 km/h a 100 Km/h en 1,992 segundos gracias a su potente motor, dicho automóvil tiene un peso aproximado de 1335kg incluyendo al piloto, hallar la potencia entregada por el motor al automóvil durante la aceleración.
(a) el cambio en su energía cinética,
(b) el cambio en su energía potencial y c) su velocidad en x=5.0 m si parte del reposo en x=2.0 m
Potencia.
10. Cierto automóvil de RallyCross es capaz de pasar del 0 km/h a 100 Km/h en 1,992 segundos gracias a su potente motor, dicho automóvil tiene un peso aproximado de 1335kg incluyendo al piloto, hallar la potencia entregada por el motor al automóvil durante la aceleración.
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