Departamento de Física

TALLER DE MECÁNICA 1. Usted esta de pie sobre un asiento de una silla, y luego salta de ella. Durante el tiempo que usted esta en el aire y cae al piso, la Tierra hacia arriba con usted, (a) ¿con una aceleración de que orden de magnitud?, En su solución explique su lógica. Modele la tierra con un cuerpo perfectamente solido. (b) La tierra sube una distancia, ¿de que orden de magnitud? (rta: 10-22 m/s2, 10-23 m) 2. Tres fuerzas que actúan sobre un cuerpo están dadas por

,

, y

. El cuerpo experimenta una aceleración de magnitud 3.75 [m/s 2]. ¿Cuál es la dirección de la aceleración?, ¿Cuál es la masa del objeto?, Si el cuerpo esta inicialmente en reposo, cual es su rapidez después de 10 [s], cuales son las componentes de velocidad del cuerpo después de 10 [s]? (rta/ 1810, 11.2 kg, .37.5i-0.893j, 37.5 m/s) 3. Un cuerpo de 5 [kg] colocado sobre una mesa horizontal, sin fricción, está unido a una cuerda que pasa sobre una polea sin fricción y luego está sujeto a una masa colgante de 9 [kg]. Trace diagramas de cuerpo libre de ambos objetos. Encuentre la aceleración de los objetos y la tensión de la cuerda.(rta/ 6.30 m/s2, T=31.5 N) 4. Dos objetos están conectados por una cuerda ligera que pasa sobre una polea sin fricción. Si el plano inclinado esta sin fricción y si m 1=2 kg , m2= 6 kg y θ=550. Determinar la aceleración de los bloques, la tensión de la cuerda y la rapidez de cada objeto 2 [s] después de ser soltados del reposo.(rta/ 3.57 m/s2, 26.7 N, 7.14 m/s ) 5. Un bloque de masa 3 kg es empujado hacia arriba contra una pared por una fuerza P que forma un ángulo de 500 con la horizontal, el coeficiente de friccion estatico con la pared es 0.250. Determine los posibles valores para la magnitud de P que permitan que el bloque permanezca estacionario.(rta 48.6 N, 31.7 N)

6. Un clavadista de masa 70 kg salta de un trampolín de 10 m sobre el agua. Si su movimiento hacia abajo se detiene 2 [s] después que entra al agua. ¿Que fuerza promedio hacia arriba ejerció el agua sobre él? (rta/ 1.18 [kN]) 7. Tres objetos están conectados sobre la mesa como se muestra en la figura de abajo. La mesa es rugosa y tiene un coeficiente de fricción cinético de 0.350. Los objetos tienen masas de 4, 1 y 2 kg. Las poleas son sin fricción. Determine la aceleración de cada objeto y sus direcciones y las tensiones de las cuerdas. (rta/ a=2.31 m/s2, T12 =30 N, T23=24.2 N)

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8. Una moneda colocada a 30 cm del centro de una mesa horizontal giratoria se desliza cuando la rapidez es 50 cm/s. (a) Que fuerza ocasiona la aceleración centrípeta cuando la moneda esta estacionaria respecto a la mesa giratoria, (b) Cual es el valor del coeficiente de fricción estático entre la moneda y la mesa giratoria.(rta/ 0.085) 9. Un objeto de 4 kg esta unido a una varilla vertical por medio de dos cuerdas. El objeto gira en un circulo horizontal con rapidez constante de 6 m/s. Encuentre la tensión en la cuerda Superior y en la cuerda inferior. (rta/ 108 N, 56.2 N)

10. Un juego mecánico de un parque de diversiones consta de un gran cilindro vertical, que gira alrededor de su eje con rapidez suficiente para que cualquier persona en su interior se mantenga contra la pared cuando el piso se deja caer. El coeficiente de fricción estático entre una persona y la pared es µS, y el radio del cilindro es R. (a) Determinar la expresión del periodo máximo de revolución necesario para evitar que una persona caiga, (b) Cuantas revoluciones por minuto hace el cilindro si R = 4 [m] y µS = 0.40. 1. Un astronauta gira en orbita alrededor de la tierra, y se esta preparando para el acoplamiento con el satélite Westar VI. El satélite esta en orbita circular a 600 [km] sobre la superficie de la tierra, donde la aceleración en caída libre es 8.21 [m/s 2]. Tome el radio de la tierra como 6400 km. Determine la rapidez del satélite y el intervalo de tiempo necesario para completar una orbita alrededor de la tierra. (rta/ 7.58 x103 m/s, 5.8 x103 s)

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11. Una llanta de 0.5 m de radio rota a una razón constante de 200 rev/min. Encuentre la rapidez y la aceleración de una pequeña piedra arrojada por el dibujo de la llanta (en su borde exterior) (rta/ 10.5 m/s, 219 m/s2 hacia dentro) 12. Una pelota oscila en un circulo vertical al final de una cuerda de 1.5 m de largo. Cuando la pelota esta a 36.9 0 mas alla del punto mas bajo en su ascenso, su aceleración total es [m/s2]. En ese instante. (a) trace un diagrama vectorial que muestre las componentes de su aceleración, (b) determinar la magnitud de su aceleración radial, (c) Determine la rapidez y velocidad de la pelota. (rta/ 27.7 m/s2, 6.67 m/s 36.90) 13. Un halcón vuela en una arco horizontal de radio 12 [m] a una rapidez constante de 4 [m/s]. (a) Encuentre su aceleración centrípeta, (b) Continua Volando a lo alrgo de mismo arco horizontal pero aumenta su rapidez a razón de 1.2 m/s2. Encontrar la aceleración (magnitud y direccion) bajo estas condiciones. (rta/ 1.33 m/s2, 1.79 m/s2, 480 ) 14. Un objeto de 0.4 kg gira en una trayectoria circular vertical en una cuerda de 0.5 m de largo. Si su rapidez es 4 m/s en lo alto del circulo, cual es la tensión en la cuerda? (rta 8.8 [N]) 15. Un carro de montaña rusa tiene una masa de 500 kg cuando esta lleno de pasajeros. (a) Si el vehiculo tiene una rapidez de 20 m/s en el punto A. Cual es la fuerza ejercida por la via sobre el carro en este punto. (b) Cual es la rapidez máxima que el vehiculo puede tener en B y todavía permanecer sobre la via? (rta/ 2.49 x104 [N], 12.1 m/s) 16. En una secadora domestica para ropa, una tina cilíndrica que contiene ropa mojada se hace girar constantemente alrededor de una eje horizontal, para que las ropas se sequen uniformemente se hace girar con gran rapidez. La frecuencia de rotación de la tina de paredes lisas se escoge de modo que una pequeña prenda pierda contacto con la tina cuando la prenda se encuentre a un angulo de 680 sobre la horizontal. Si el radio de la tina es de 0.330 m. ¿Qué rapidez de revoluciones se necesita? (rta/ 50.1 rev/min)

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