problemario de fisica unidad 2 original

8/19/2019 Problemario de Fisica Unidad 2 Original

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Problemas

Sección 6.1 Rapidez y velocidad

6.1.- Un automóvil recorre una distancia de 86 km a una rapidez media de

8m/s. ¿Cuantas horas requirió para completar el viaje? Resp. 2.99 h

6.3.- Un cohete pequeño sale de su plataforma en dirección vertical

ascendente y recorre una distancia de 40 m antes de volver a la Tierra 5 s

después de que fue lanzado. ¿Cuál fue la velocidad media de su recorrido?

Resp. 16 m/s

6.5.- Una mujer camina 4 min en dirección al Norte a una velocidad media de

6 km/h; después camina hacia el Este a 4 km/h durante 10 min. ¿Cuál es su

rapidez media durante el recorrido? Resp. 4.57 km/h


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6.7.- Un automóvil avanza a una rapidez media de 60 mi/h durante 3 h y

20min. ¿Cuál fue la distancia recorrida? Resp. 200 mi

6.9.- Una canica rueda hacia arriba una distancia de 5 m en una rampa

inclinada y luego se detiene y vuelve hasta un punto localizado 5 m más

abajo de su punto de partida. Suponga que x= 0 cuando t = 0. Todo el

recorrido lo realiza en solamente 2 s. ¿Cuál fue la rapidez media y cuál fue la

velocidad media? Resp. 7.5 m/s,—2.5 m/s

Aceleración =5 +10

2

V= 7.50 m/s

Velocidad=

=

5−10

2

V= -2.5 m/s


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6.11.- Una flecha se acelera de cero a 40 m/s en 0.5 s que permanece en

contacto con la cuerda del arco. ¿Cuál es la aceleración media?

Resp. 80 m/2

6.13.- Un camión que viaja a 60 mi/h frena hasta detenerse por completo en

un tramo de 180 ft. ¿Cuáles fueron la aceleración media y el tiempo de

frenado? Resp. —21.5 ft/s 2, 4.09 s

6.15.- En una prueba de frenado, un vehículo que viaja a 60 km/h se detiene

en un tiempo de 3 s. ¿Cuáles fueron la aceleración y la distancia de frenado?

Resp. -5 .5 6 m /s2, 25.0 m


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6.17.- A la pelota de la figura 6.13 se le imparte una velocidad inicial de

16m/s en la parte más baja de un plano inclinado. Dos segundos más tarde

sigue moviéndose sobre el plano, pero con una velocidad de solo 4m/s.

¿Cual es la aceleración? Resp. —6.00 m /2

6.19. Un tren monorriel que viaja a 22 m/s tiene que detenerse en una

distancia de 120 m. ¿Qué aceleración media se requiere y cuál es el tiempo

de frenado? Resp.—2.02 m /s2, 10.9 s


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6.21.- Se deja caer una piedra a partir del estado de reposo. ¿Cuándo

alcanzara un desplazamiento de 18 m por debajo del punto de partida? ¿Cuál

es su velocidad en ese momento? Resp. 1.92 s,—18.8 m/s

6.23.- A un ladrillo se le imparte una velocidad inicial de 6 m/s en su

trayectoria hacia abajo. ¿Cuál será su velocidad final después de caer una

distancia de 40 m? Resp. 28.6 m/s hacia abajo

6.25.- Una flecha se dispara verticalmente hacia arriba con una velocidad

inicial de 80 ft/s. ¿Cuál es su altura máxima? Resp. 100 ft


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6.27.- Un martillo es arrojado verticalmente hacia arriba en dirección a la

cumbre de un techo de 16 m de altura. ¿Qué velocidad inicial mínima se

requirió para que llegara ahí? Resp. 17.7 m/s

6.29. Un avión que vuela a 70 m/s deja caer una caja de provisiones. ¿Qué

distancia horizontal recorrerá la caja antes de tocar el suelo, 340 m más

abajo? Resp. 583 m

Primero encontramos el tiempo de la caída


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6.31.- Una bola de acero rueda y cae por el borde de una mesa desde 4 ft por

encima del piso. Si golpea el suelo a 5 ft de la base de la mesa. ¿Cuál fue su

velocidad horizontal inicial? Resp. vQx = 10.0 ft/s

Primero encontramos el tiempo de caída en 4 ft.

6.33.- Un proyectil tiene una velocidad horizontal inicial de 40 m/s en el

borde de un tejado. Encuentre las componentes horizontal y vertical de su

velocidad después de 3 s. Resp. 40 m/s,—29.4 m/s

6.35.- Una pelota de béisbol sale golpeada por el bate con una velocidad de

30 m/s a un ángulo de 30°. ¿Cuáles son las componentes horizontal y vertical

de su velocidad después de 3 s? Resp. 26.0 m/s, -1 4 .4 m/s


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6.37.- Una flecha sale del arco con una velocidad inicial de 120 ft/s a un

ángulo de 37° respecto a la horizontal. ¿Cuáles son las componentes

horizontal y vertical de su desplazamiento al cabo de dos segundos?

Resp. x = 192 ft, y = 80.4 ft

vox = (120 ft/s) cos 370° = 95.8 ft/s; voy = (120 ft/s) sen 370° = 72.2 ft/s

Las componentes de la velocidad inicial son:

vox = 104 ft/s, voy = 60.0 ft/s x = voxt = (95.8 ft/s)(2 s); x = 192 ft

y = voyt + ½gt2 = (72.2 m/s)(2 s) +½( –32 ft/s2)(2 s)2; y = 80.4 ft

6.39. En la figura 6.14, una pelota de golf sale del punto de partida, al ser

golpeada, con una velocidad de 40 m/s a 65°. Si cae sobre un green ubicado

10 m mas arriba que el punto de partida, ¿Cual fue el tiempo que

permaneció en el aire y cuál fue la distancia horizontal recorrida respecto al

palo? Res. 7.11 s, 120 m

vox = (40 m/s) cos 650 = 16.9 m/s, voy = (40 m/s) sen 650 = 36.25 m/s y =

voyt + ½gt2: 10 ft = (36.25 m/s) t + ½( –9.8 m/s2)t2

Resolviendo la cuadrática (4.9t2 – 36.25t + 10 = 0) tiene: t1 = 0.287 s y

t2 = 7.11 s

El primer tiempo es y = +10 m en el camino hacia arriba, es y = +10 m hacia

abajo. Así, el tiempo del punto de partida fue: t = 7.11 s

La distancia horizontal al punto de partida: x = voxt = (16.9 m/s) (7.11 s) x = 120 m


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6.41. El proyectil del problema 6.40 se eleva y cae, golpeando una cartelera

de anuncios instalada 8 m por encima del suelo. ¿Cuál fue el tiempo de vuelo

y que distancia horizontal maxima recorrió el proyectil?

Resp. 3.29 s, 97.7 m

Vox = (35 m/s) cos 32° = 29.7 m/s; Voy = (35 m/s) sen 32° = 18.55 m/s y = Voyt + ½gt2: 8

m = (18.55 m/s) t + ½( –9.8 m/s2)t2

Resolviendo la cuadrática (4.9t2 – 18.55t + 8 = 0) obtiene: t1 = 0.496 s y t2 = 3.29 s

El primer tiempo es para y = +8 m hacia arriba, el segundo es y = +8 m hacia abajo. Así, el

tiempo del punto de partida fue: t = 3.29 s

La distancia horizontal al punto de partida: x = voxt = (29.7 m/s)(3.29 s); x = 97.7 m

6.43. Un vagon de ferrocarril parte del reposo y desciende libremente por

una pendiente. Con una aceleración media de 4 ft/s2, ¿Cual sera su velocidad

al cabo de 5 s? ¿Qué distancia habrá recorrido en ese tiempo?

Resp. 20 ft/s, 50 ft

vf = vo + at = 0 + (4 ft/s2)(5 s)

vf = 20 ft/s

x = vot + ½at2 = 0 + ½(4 ft/s2)(5 s)2;

x = 50 ft

6.45.- Un camión que transita a una velocidad inicial de 30 m/s se detiene

por completo en 10 s. ¿Cuál será la aceleración del vehículo y cuál fue la

distancia de frenado? Resp. -3 .0 0 m /s2, 150 m


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6.47.- Una piedra se arroja verticalmente hacia abajo desde la parte más alta

de un puente. Al cabo de 4 segundos llega al agua que corre abajo. Si la

velocidad final fue de 60 m/s, ¿cuál fue la velocidad inicial de la piedra y cual

es la altura del puente? Resp. v0 = 20.8 m/s hacia abajo; y = 162 m

6.49.- Un avión que vuela horizontalmente a 500 mi/h suelta un paquete. Al

cabo de cuatro segundos, el paquete llega al suelo. ¿Cuál era la altitud del

avión? Resp. 256 ft


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6.51.- El green de un campo de golf esta a 240 ft horizontalmente y 64 ft

verticalmente del punto donde el palo golpea una pelota. ¿Cuáles deben ser

la magnitud y la dirección de la velocidad inicial si la pelota llega al green en

este lugar después de 4 s? Resp. 100 ft/s, 53.1°


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6.53. Un astronauta intenta determinar la gravedad de la Luna dejando caer

una herramienta desde una altura de 5 m. Los datos siguientes fueron

registrados electrónicamente.

Trace una gráfica con estos datos. ¿Es una línea recta? ¿Cuál es la rapidez

media durante toda la caída? ¿Cuál es la aceleración? ¿Cómo son estos

resultados en comparación con los de la gravedad de la Tierra?

Resp. Pendiente: v, 4.76 m/s, 7.14 s, 0.

a) No es una línea recta

b)

4. 76 m/S

c)

2.21 m/2

d)

Similares pero con menor magnitud.


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6.55. Una pelota que se desliza hacia arriba por una pendiente se halla

inicialmente a 6 m de la parte más baja de dicha pendiente y tiene una

velocidad de 4 m/s. Cinco segundos después se encuentra a 3 m de la parte

más baja. Si suponemos una aceleración constante, ¿cual fue la velocidad

media? ¿Cuál es el significado de una velocidad media negativa? ¿Cuáles sonla aceleración media y la velocidad final?


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6.57. Considere las dos pelotas A y B que aparecen en la figura 6.15. La pelota

A tiene una aceleración constante de 4 m/s2 dirigida a la derecha, y la pelota

B tiene una aceleración constante de 2 m/s2 dirigida a la izquierda. La pelota

A se desplaza inicialmente a la izquierda a 2 m/s y la pelota B se desplaza

inicialmente a la izquierda a 5 m/s. Encuentre el tiempo t en que las dospelotas chocan. Además, suponiendo que x = 0 en la posición inicial de la

pelota A, ¿cuál es su desplazamiento en común cuando chocan?

Resp. t = 2.0 s, x = +4 m

Las ecuaciones de desplazamiento para A y b:

s = so + v oto + ½at 2

Para A: s A = 0 + (-2 m/s)t + ½(+4 m/s2) t 2

Para B: sB = 18 m + (-5 m/s)t + ½(-2 m/s2) t 2 ; ajuste de Xa= Xb

- 2t + 2t 2 = 18 – 5t - t 2 3t 2 + 3t – 18 = 0 t 1 = - 3 s, t 2 = +2 s

Acceptar t = +3 s como respuesta significativa, sustituya para encontrar Xa o Xb:

s A = -2(2 s) + 2(2 s)2; x = + 4 m


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6.59. Una pelota que esta en reposo se deja caer desde el techo de un

edificio de 100 m de altura. En el mismo instante, una segunda pelota se

lanza hacia arriba desde la base del edificio, con una velocidad inicial de 50

m/s. ¿Cuándo chocaran las dos pelotas y a que distancia estarán entonces

sobre el nivel de la calle? Res. 2.00 s, 80.4 m

6.61. Se dispara verticalmente hacia arriba una flecha con una velocidad de

40 m/s. Tres segundos después, otra flecha es disparada hacia arriba con una

velocidad de 60 m/s. ¿En que tiempo y posición se encontraran las dos

flechas? Res. 4.54 s, 80.6 m


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6.63. Un jabalí arremete directamente contra un cazador a la velocidad

constante de 60 ft/s. En el instante en que el jabalí está a 100 yardas de

distancia, aquel le dispara una flecha a 30° respecto al suelo. ¿Cuál debe ser

la velocidad de la flecha para que alcance su blanco? Resp. 76.2 ft/s

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