5 Primera Ecuación Cardinal 2013

Dpto. de Física y Química – Escuela de Formación Básica

FÍSICA I

UNIDAD Nº 5: PRIMERA ECUACIÓN CARDINAL
Nota: en esta unidad se comienza a estudiar el movimiento de un sistema de partículas que interactúan entre sí.
Recordar que siempre es conveniente realizar un esquema claro de la situación a resolver indicando las fuerzas
que actúan sobre cada partícula y sus reacciones (DCL). Debeestablecerse además un sistema de referencia, que
será utilizado para indicar los movimientos de cada partícula y/o del sistema de partículas y para efectuar los
cálculos correspondientes. Una vez obtenido el resultado, realizar el análisis dimensional del mismo, observando
su lógica y sentido físico.

1)

Se construye un modelo físico para el estudio de un problema. Consiste en tres masas “puntuales”ubicadas en un plano xy del modo siguiente: una masa m1 de 1 kg está en el origen, una segunda masa m2 de
1 kg está en x = 4 m, y la última m3 de 2 kg está en x = 2 m e Y = 1 m. Hallar el centro de masa de este
sistema.

2)

Se necesita determinar el centro de masa de cada una
de las placas homogéneas y de espesor constante,
mostradas en la figura, para ser colgadas de una grúa
para su montaje. Lasmedidas están expresadas en
metros.

3)

1
1
0,5

1

1,5

1,5
1

2
0,5

1

1

0,8

4

Las masas del problema nº 1) comienzan a moverse en el mismo plano considerado, de tal manera que en un
instante sus posiciones y su cantidad de movimiento son las
cantidad de
indicadas en la tabla.
posición
masa
movimiento
(m)
a) Determinar para ese instante, la posición y la velocidad del
(kg m/s)
centro de masadel sistema.
m1
(3;-2)
(-1;2)
b) Con la información suministrada ¿puede predecirse el
m2
(5;1)
(3;2)
movimiento futuro del centro de masa? Justificar.
m3
(-3;3)
(2;-3)

30°
G
v

5)

1

4) Un muchacho salta un escalón con su skateboard. Antes del impacto
que duró 0,05 s, el módulo de su velocidad fue de 5 m/s.
Determine la velocidad final a lo largo de la superficie horizontal y la
fuerza normaltotal ejercida por la superficie sobre el skateboard
durante el impacto.
mmuchacho=36,3 kg , mskate=4,5 kg.

Una tabla de madera de 100 kg de masa y 10 m de
largo, está apoyado sobre un lago congelado junto a la
orilla. Una niña de 35 kg de masa que pasea por la orilla
del lago, camina sobre la tabla hasta su extremo en
forma perpendicular a la orilla, quedando en ese
momento la tabla y la niña comoindica la figura.
¿Qué sucede cuando esta última quiere regresar a la
orilla del lago? Indicar en un esquema la posición de la
niña, de la tabla y del centro de masa del sistema formado por la niña y la tabla, con respecto a la orilla
del lago, para cada una de las siguientes situaciones:
Unidad Nº 5 – Física I - 2013

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a) la niña está en el extremo de la tabla contrario a la orilla(posición inicial),
b) la niña caminó hasta la mitad de la tabla,
c) la niña está en el otro extremo de la tabla.
6)

7)

Un equilibrista de 60 kg de masa estaba realizando su número artístico,
cuando cae repentinamente desde una altura de 10 m, llevando consigo una
barra de 3 kg de masa. Cuando faltan 5 m para llegar al piso, suelta la barra
con una velocidad de módulo 5 m/s en dirección horizontal.Calcular dónde
cae el equilibrista (no le pasa nada porque hay una red) y dónde la barra.

Una masa de 2 kg se mueve en un plano horizontal sin rozamiento en la dirección positiva del eje x, con
velocidad de módulo 7 m/s, cuando una explosión interna la separa en dos trozos. Luego se observa que
uno de los trozos de 600 g, se mueve en la dirección positiva del eje y, a 12 m/s.
a) Hacer un esquema dela situación.
b) Calcular el momento lineal antes de la explosión.
c) Determinar la ecuación de movimiento después de la explosión, del trozo de 1400 g.
d) Expresar la velocidad de dicho trozo para un sistema de referencia solidario al más pequeño.
v’1

A/2

m1

v1

β

A/2

α

v2

v’2

m2
L/2

9)

8)

Un juego entre dos niños consiste en que uno arroje un disco
(m1) a lo largo de una mesa...