Problemas
Páginas: 10 (2305 palabras)
Publicado: 12 de octubre de 2013
Problemas
1. Una partícula de 3.00 kg tiene una velocidad de (3.00ˆi 4.00ˆj) m s. a) Encuentre las componentes x y y de su cantidad de movimiento. b) Encuentre la magnitud y dirección de su cantidad de movimiento.
2. Un niño de 65.0 kg y su hermana de 40.0 kg, ambos con patines, están frente a frente en reposo. La niña empuja duro al niño y lo envía hacia atrás convelocidad de 2.90 m s hacia el oeste. Ignore la fricción. a) Describa el movimiento consecutivo de la niña. b) ¿Cuánta energía química se convierte en energía mecánica en los músculos de la niña? c) ¿La cantidad de movimiento del sistema niño–niña se conserva en el pro- ceso de empujar? ¿Cómo puede ser, con fuerzas grandes en acción? ¿Cómo puede ser, sin movimiento anticipado y con muchomovimiento posterior?
3. ¿Qué tan rápido puede poner en movimiento a la Tierra?
En particular, cuando salta recto hacia arriba tan alto como puede, ¿cuál es el orden de magnitud de la máxima rapidez de retroceso que le da a la Tierra? Modele la Tierra como un objeto perfectamente sólido. En su solución, establezca las cantidades físicas que toma como datos y los valores que mide oestima para ellos.
4. Dos bloques de masas M y 3M se colocan sobre una superficie horizontal sin fricción. Un resorte ligero se ensambla a uno de ellos, y los bloques se empujan juntos con el resorte entre ellos (figura P9.4). Una cuerda que inicialmente mantiene a los bloques juntos se quema; después de esto, el bloque de masa 3M se mueve hacia la derecha con una rapidez de2.00 m s. a) ¿Cuál es la velocidad del bloque de masa M ? b) Encuentre la energía potencial elástica original del sistema, considerando M 0.350 kg. c) ¿La energía original está en el resorte o en la cuerda? Explique su respuesta. d) ¿La cantidad
De movimiento del sistema se conserva en el proceso de rompimiento? ¿Cómo puede ser, con fuerzas grandes en acción?
¿Cómo puede ser, sinmovimiento anticipado y mucho movimiento posterior?
M 3M
Antes a)
v 2.00 m/s
M 3M
Después b)
Figura P9.4
5. a) Una partícula de masa m se mueve con cantidad de movimiento de magnitud p. Demuestre que la energía cinética de la partícula está dada por K p2 2m. b) Exprese la magnitud de la cantidad de movimiento de la partícula en términos de su energía cinéticay masa.
6. Un amigo afirma que, en tanto tenga puesto su cinturón de seguridad, puede sostener a un niño de 12.0 kg en una colisión frontal a 60 mi h con una pared de ladrillos en la que el compartimiento de pasajeros del automóvil se detiene en 0.050 0 s. ¿Esta afirmación es cierta? Explique por qué experimentará una fuerza violenta durante la colisión, quearrancará al niño de sus brazos. Evalúe el tamaño de esta fuerza. (Un niño siempre debe estar en un asiento especial, protegido con un cinturón de seguridad en el asiento trasero de un automóvil.)
Problemas 261
7. En la figura P9.7 se muestra una curva fuerza–tiempo estima- da para una pelota de beisbol golpeada por un bat. Apartir de esta curva, determine a) el impulso entregado a la pelota, b) la fuerza promedio ejercida sobre la pelota y c) la fuerza máxima que se ejerce sobre la pelota.
F (N)
20 000
10 000
t (ms)
0 1 2 3
Figura P9.7
8. Una bola de 0.150 kg de masa se deja caer desde el reposo a una altura de 1.25 m. Rebota en el suelo para alcanzar una altura de 0.960 m. ¿Quéimpulso le da el piso a la bola?
9. Una bola de acero de 3.00 kg golpea una pared con una rapidez de 10.0 m s en un ángulo de 60.0° con la superficie. Rebota con la misma rapidez y ángulo (figura P9.9). Si la bola está en contacto con la pared durante 0.200 s, ¿cuál es la fuerza promedio que la pared ejerce sobre la bola?
y
60.0˚
x
60.0˚
Figura P9.9
10. Un...
Problemas
1. Una partícula de 3.00 kg tiene una velocidad de (3.00ˆi 4.00ˆj) m s. a) Encuentre las componentes x y y de su cantidad de movimiento. b) Encuentre la magnitud y dirección de su cantidad de movimiento.
2. Un niño de 65.0 kg y su hermana de 40.0 kg, ambos con patines, están frente a frente en reposo. La niña empuja duro al niño y lo envía hacia atrás convelocidad de 2.90 m s hacia el oeste. Ignore la fricción. a) Describa el movimiento consecutivo de la niña. b) ¿Cuánta energía química se convierte en energía mecánica en los músculos de la niña? c) ¿La cantidad de movimiento del sistema niño–niña se conserva en el pro- ceso de empujar? ¿Cómo puede ser, con fuerzas grandes en acción? ¿Cómo puede ser, sin movimiento anticipado y con muchomovimiento posterior?
3. ¿Qué tan rápido puede poner en movimiento a la Tierra?
En particular, cuando salta recto hacia arriba tan alto como puede, ¿cuál es el orden de magnitud de la máxima rapidez de retroceso que le da a la Tierra? Modele la Tierra como un objeto perfectamente sólido. En su solución, establezca las cantidades físicas que toma como datos y los valores que mide oestima para ellos.
4. Dos bloques de masas M y 3M se colocan sobre una superficie horizontal sin fricción. Un resorte ligero se ensambla a uno de ellos, y los bloques se empujan juntos con el resorte entre ellos (figura P9.4). Una cuerda que inicialmente mantiene a los bloques juntos se quema; después de esto, el bloque de masa 3M se mueve hacia la derecha con una rapidez de2.00 m s. a) ¿Cuál es la velocidad del bloque de masa M ? b) Encuentre la energía potencial elástica original del sistema, considerando M 0.350 kg. c) ¿La energía original está en el resorte o en la cuerda? Explique su respuesta. d) ¿La cantidad
De movimiento del sistema se conserva en el proceso de rompimiento? ¿Cómo puede ser, con fuerzas grandes en acción?
¿Cómo puede ser, sinmovimiento anticipado y mucho movimiento posterior?
M 3M
Antes a)
v 2.00 m/s
M 3M
Después b)
Figura P9.4
5. a) Una partícula de masa m se mueve con cantidad de movimiento de magnitud p. Demuestre que la energía cinética de la partícula está dada por K p2 2m. b) Exprese la magnitud de la cantidad de movimiento de la partícula en términos de su energía cinéticay masa.
6. Un amigo afirma que, en tanto tenga puesto su cinturón de seguridad, puede sostener a un niño de 12.0 kg en una colisión frontal a 60 mi h con una pared de ladrillos en la que el compartimiento de pasajeros del automóvil se detiene en 0.050 0 s. ¿Esta afirmación es cierta? Explique por qué experimentará una fuerza violenta durante la colisión, quearrancará al niño de sus brazos. Evalúe el tamaño de esta fuerza. (Un niño siempre debe estar en un asiento especial, protegido con un cinturón de seguridad en el asiento trasero de un automóvil.)
Problemas 261
7. En la figura P9.7 se muestra una curva fuerza–tiempo estima- da para una pelota de beisbol golpeada por un bat. Apartir de esta curva, determine a) el impulso entregado a la pelota, b) la fuerza promedio ejercida sobre la pelota y c) la fuerza máxima que se ejerce sobre la pelota.
F (N)
20 000
10 000
t (ms)
0 1 2 3
Figura P9.7
8. Una bola de 0.150 kg de masa se deja caer desde el reposo a una altura de 1.25 m. Rebota en el suelo para alcanzar una altura de 0.960 m. ¿Quéimpulso le da el piso a la bola?
9. Una bola de acero de 3.00 kg golpea una pared con una rapidez de 10.0 m s en un ángulo de 60.0° con la superficie. Rebota con la misma rapidez y ángulo (figura P9.9). Si la bola está en contacto con la pared durante 0.200 s, ¿cuál es la fuerza promedio que la pared ejerce sobre la bola?
y
60.0˚
x
60.0˚
Figura P9.9
10. Un...
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