Problemas de Física

Mecánica

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

1 Un automóvil arranca y en 6 segundos alcanza una velocidad de 600 m/min. ¿Qué aceleración le da el motor? Dé la respuesta en m/s2.

2 Un niño que corre sobre una patineta a 4 m/s encuentra una pendiente sobre su camino, y al entrar sobre ella, su velocidad se reduce a 1m/s, en 2 segundos. ¿Cuál es su aceleración?, ¿Qué distancia recorrió?

3 Un cuerpo parte del reposo y acelera a 10 m/s2. ¿Cuál es la diferencia de su velocidad a los 5 segundos y a los 9 s? En ese intervalo ¿Qué distancia recorre?

4 Un avión recorre 1000 m a lo largo de una pista para despegar, si despega con una velocidad de 200 km/h.

a) ¿Cuál es su aceleración en m/s2?b) ¿Qué tiempo necesito para despegar?c) ¿Qué distancia recorrió en los primeros 20 s?

5 Un automóvil lleva una velocidad de 40 km/h. En un instante determinado, empieza a acelerar su movimiento, a razón de 0.9 m/s2, y lo hace durante 12 s.

a) ¿Qué velocidad (en m/s) alcanza?b) ¿Qué distancia (en m) recorre en esos 12 s?

6 Un móvil que parte del reposo, al cabo de 1 min alcanza una velocidad de 90 m/s. Si sabemos que aceleró durante 20 s y que los 40 s restantes se movió con velocidad constante, determine:

a) El valor de su aceleración durante los primeros 20 s.b) La distancia total recorrida por el móvil.

7 Un vehículo se desplaza a una velocidad de 72 km/h, y en 10 s, su velocidad fue de 45 km/h.

a) ¿Cuál es su aceleración en m/s2?b) Suponiendo que el móvil continúa desacelerando, ¿Cuánto tarda en detenerse, después de los

10 s?c) ¿Qué distancia recorrió en el trayecto total hasta detenerse?

8 Un tren parte del reposo y acelera uniformemente. En un instante determinado su velocidad es de 10 m/s, y en 50 metros mas adelante, su velocidad aumenta a 15 m/s. Determine:

a) La aceleración del tren.b) El tiempo que necesitó para alcanzar la velocidad de 10 m/s.c) El tiempo en que recorrió los 50 m.d) La distancia que recorrió hasta alcanzarla velocidad de 10 m/s.

9 Suponga un electrón que entra con una velocidad de 104 m/s en una región donde se aceleró eléctricamente. Después de recorrer 1 cm, su velocidad es de 4x106 m/s. ¿Cuál es su aceleración?

10 Un vehículo desde el reposo acelera a razón de 2 m/s2, durante 50 s. después se mueve con velocidad constante, durante 90 s, para desacelerar finalmente durante 30 s hasta detenerse. Determine:

a) La velocidad a 50 s.b) La aceleración en los últimos 30 s. c) La distancia total recorrida por el vehículo.

11 el sonido viaja a una rapidez promedio de 340 m/s. El relámpago que proviene de una nube causante de una tormenta distante se observa en forma inmediata. Si el sonido del rayo llega a nuestro oído 3 s después, ¿A qué distancia esta la tormenta?

12 Explique con claridad la diferencia entre los términos rapidez y velocidad. Un piloto de carreras de automóviles recorre 500 vueltas en una pista de 1 milla en un tiempo de 5 h. ¿Cuál fue su rapidez promedio? ¿Cuál fue su velocidad promedio?

Caída libre y Tiro vertical

13 Una pelota en estado de reposo se suelta y se deja caer durante 5 s. ¿Cuáles son su posición y su velocidad en ese instante?

14 Se deja caer una piedra a partir del estado de reposo. ¿Cuándo alcanzará un desplazamiento de 18 m por debajo del punto de partida? ¿Cuál es su velocidad en ese momento?

15 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 40m?

16 Un proyectil se lanza verticalmente hacia arriba y regresa a su posición inicial en 5 s. ¿Cuál fue su velocidad inicial? ¿A qué altura llegó?

17 Una flecha se dispara verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 80 ft/s. ¿Cuál es su altura máxima? ¿Cuáles son la posición y la velocidad de la flecha después de 2s, y después de 6 s?

18 Un martillo es arrojado verticalmente hacia arriba en dirección a la cumbre de un techo de 16 m de altura. ¿Qué velocidad inicial mínima requirió para llegar a la cumbre?

19 Una piedra se arroja verticalmente hacia abajo desde la parte más alta de un puente. Al cabo de 4 s llega al agua que corre abajo. Si la velocidad final fue de 60 m/s, ¿Cuál fue la velocidad inicial de la piedra y cuál es la altura del puente?

Movimiento de proyectiles (movimiento parabólico)

20 Una pelota de beisbol sale golpeada por el bat con una velocidad de 30 m/s a un ángulo de 30°, ¿Cuál es la altura máxima y el alcance máximo?

21 A una piedra se le imprime una velocidad inicial de 20 m/s a un ángulo de 58°. ¿Cuáles son sus desplazamientos horizontal y vertical después de 3 s? ¿Cuál es la altura máxima y el alcance máximo?

22 A un balón de futbol lo patean en un ángulo de ϴ = 37° con una velocidad de 20 m/s, calcule:

a) La altura máximab) La distancia a la que llaga al suelo.c) El tiempo que viaja hasta que pega en el suelo.

Dinámica

23 ¿Cuánta tensión debe resistir una cuerda que se usa para acelerar n automóvil de 1200 kg a 0.6 m/s? No tener en cuenta la fricción.

24 ¿Qué fuerza se necesita para acelerar una bicicleta de 80 kg de masa, incluido el ciclista, a una tasa de 1.85 m/s2?

25 Una fuerza neta de 255 N acelera un objeto 4.2 m/s2. ¿Cuál es la masa del objeto?

26 Calcula el peso de una persona cuya masa es de 85 kg (considera la aceleración de la gravedad g = 9.81 m/s2)

27 Se mide con un dinamómetro el peso de un bloque de concreto y da 55 N, calcula la masa del bloque.

28 Una persona de 68 kg se sube a una plataforma (que se encuentra sobre el piso) que tiene una masa de 18 kg, ¿Cuál es la magnitud de la normal ejercida por el piso para que la persona este en reposo?

29 Cuál es el peso de un astronauta de 70 kg:

a) En la tierrab) En la luna (gravedad en la luna gl = 1.7 m/s2)c) En venus (gravedad en venus gv = 8.7 m/s2)d) En el espacio exterior viajando a velocidad constante.

30 ¿Qué fuerza promedio se necesita para detener un automóvil de 1000 kg en 6 s cuando viaja a 90 km/h?

31 ¿Qué fuerza se necesita para acelerar una bala de 9.5 g desde el reposo hasta 500 m/s en los 0.7 m que tiene el cañón de un rifle?

32 ¿Cuál es la aceleración de un paracaidista de 75 kg, que cae en cierto momento en que la resistencia del aire ejerce una fuerza de 250 N?

Movimiento circular

33 Un niño en un carrusel se mueve con una velocidad de 1.25 m/s estando a 11 m del centro. Calcule:

a) La aceleración centrípeta del niño.b) La fuerza horizontal neta ejercida sobre el niño, cuya masa es 25 kg.

34 calcule la aceleración centrípeta de la Tierra en su órbita alrededor del sol, y la fuerza neta que este ejerce sobre la Tierra. ¿Qué ejerce esa fuerza sobre la Tierra? Suponer que la órbita de la Tierra es un círculo de 1.5x1011 m de radio.

35 se aplica una fuerza horizontal de 26 N a una piedra de 0.8 kg para mantenerla girando uniformemente en un círculo horizontal de 0.5 m de radio. Calcule su velocidad.

Trabajo y Energía

36 Una mujer de 55 kg sube un tramo de escaleras de 5 m de altura. ¿Cuánto trabajo efectúa?

37 una caja de 650 N descansa en el piso. ¿Cuánto trabajo se necesita para moverla a velocidad constante 3 m hacia arriba?

38 ¿cuánto debe caer un martinete de 200 kg si debe poder hacer 13,000 J de trabajo?

39 En una mesa hay ocho tabiques, cada uno de 6 cm de espesor, y 1.2 kg de masa. ¿Cuánto trabajo se necesita para apilarlos uno sobre otro?

40 ¿Cuánto trabajo se debe efectuar para detener un automóvil de 1000 kg que viaja a 100 km /h?

41 ¿Cuál es la energía cinética inicial de una pulga de 0.5 mg que deja el piso a una velocidad de 30 cm/s? (mg = miligramo)

42 Un átomo de carbono de masa 1.99x10-26 kg tiene una energía cinética de 4.64x10-19 J. ¿A qué velocidad se mueve?

43 Un automóvil tiene el doble de masa que otro, pero sólo la mitad de energía cinética. Cuando ambos vehículos aumentan su velocidad 5 m/s, tienen la misma energía cinética. ¿Cuáles fueron las velocidades originales de los dos autos?

44 Un mono de 4.3 kg se balancea de una rama y pasa a otra 1.3 m más alta. ¿Cuál es el cambio de energía potencial?

45 Un excursionista de 65 kg parte de una altura de 1600 m y sube hasta la cumbre de un pico de 2800 m.

a) ¿Cuál es la variación de la energía potencial del excursionista?b) ¿Cuánto es el trabajo mínimo que hace el excursionista?

46 ¿Cuánto se tarda un motor de 1500 W en elevar un piano de 400 kg hasta una ventana en el sexto piso, a 15 m de altura?

47 ¿Cuánto trabajo puede efectuar un motor de 2 hp en 1 h? (1 hp = 746 W, caballo de fuerza)

48 Un lanzador acelera la bala de 7.3 kg desde el reposo hasta 15 m/s. este movimiento tarda 2 s. ¿Qué potencia media desarrolló?

49 En la figura 1 se ve una montaña rusa. Suponga que no hay fricción. Calcule la velocidad en los puntos B, C y D, suponiendo que en el punto A tiene una velocidad 1.8 m/s.

50 El carro de la montaña rusa de la figura 1, pasa por el punto A con una velocidad de 1.2 m/s. La fuerza promedio de fricción es igual a la quinta parte de su peso. ¿Qué velocidad tendrá al pasar por el punto B? la distancia recorrida es de 67 m.

Figura 1. Problemas 49 y 50.

AC

D

B

30 m

12 m

25 m