SOLUCION U2

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

FISICA GENERAL
100413_190

PRESENTADO POR:
LINA MARCELA GARCÉS DÍAZ
CODIGO: 96041218514

Tutor(a)
GILMA PAOLA ANDRADE TRUJILLO

NEIVA, MARZO, 2015

EJERCICIOS

Tema 1: Energía de un sistema - Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)
1. Un bloque de 2.50 kg de masa se empuja2.20 m a lo largo de una mesa horizontal sin
fricción por una fuerza constante de 16.0 N dirigida 25.0° debajo de la horizontal.
Determine el trabajo invertido sobre el bloque por a) la fuerza aplicada, b) la fuerza normal
que ejerce la mesa y c) la fuerza gravitacional. d) Determine el trabajo neto invertido en el
bloque.

F
2.5 Kg

a) El trabajo efectuado por la fuerza es:
𝑊𝐹 = 𝐹𝑑 𝑐𝑜𝑠∅ = 16𝑥2.2𝑐𝑜𝑠25° = 31.9𝑁
b) 𝑊𝑛 = 𝐹𝑑 𝑐𝑜𝑠∅ = 0 ya que el ángulo entre la fuerza normal y el desplazamiento es
∅ = 90°
c) 𝑊𝑔 = 0 ya que el ángulo entre la fuerza de la gravedad y el desplazamiento es ∅ = 90°
d) La fuerza neta hace un trabajo igual a la suma de los trabajos efectuados por la fuerza,
es decir: 𝑊𝑇 = 𝑊𝑓 + 𝑊𝑛 + 𝑊𝑔 = 31.9𝑁

Tema 2: Conservación de la energía - Problemas tomados del libro de (Serway&
Jewett Jr., 2008)
2. El coeficiente de fricción entre el bloque de 3.00 kg y la superficie en la figura P8.19 es
0.400. El sistema parte del reposo. ¿Cuál es la rapidez de la bola de 5.00 kg cuando cae
1.50 m?

Conversiones:
g: Aceleración de la gravedad
N: Fuerza normal del piso contra el objeto de mesa m1
Froz: Fuerza de rozamiento
T: Tensión entre m1y m2
 𝑇 − 𝑓𝑟𝑜𝑧 = 𝑚1. 𝑎
𝐹𝑟𝑜𝑧 = 𝜇𝑠. 𝑚1. 𝑔= 04.3𝑘𝑔. 𝑚/𝑠2̌ = 11,76N
= 𝑇 − 11.76𝑁 = 3𝑘𝑔. 𝑎
𝑚2. 𝑔 − 𝑇 = 𝑚2. 𝑎
𝑚
5𝑘𝑔. 9,80 2
̂ − 𝑇 = 5𝑘𝑔. 𝑎
𝑠
49𝑁 − 𝑇 = 5𝑘𝑔. 𝑎
 𝑇 − 11.76 + 49𝑁 − 𝑇 = 3𝑘𝑔. 𝑎 − 5𝑘𝑔. 𝑎
37.24𝑁 = 8𝑘𝑔. 𝑎
37.24𝑁
𝑎=
8𝑘𝑔
Remplazando la aceleración del sistema 1 tenemos:
𝑚
𝑇 − 11.76𝑁 = 3𝑘𝑔. 4,65 ̌ 2
𝑠
𝑇 = 25,71
Como la energía cinética inicial del sistema es igual a cero como también su energía potencial
final la ecuación queda:
1𝑚2𝑣𝑓2̂ − 𝑚2𝑔ℎ𝑖 = −𝑇. ℎ
2
Remplazamos:
1
𝑚2 𝑣𝐹2̌ − 𝑚2𝑔ℎ𝑖 = −𝑇. ℎ
2
1
9,8𝑚
. 𝑣𝑓2̌ − 5𝑘𝑔.
2̂1,5𝑚 = −25,71𝑁. 15𝑚
2.5𝑘𝑔
𝑠
2
𝑉𝑓2̌ = (−38,56 + 73,5). 5
𝑚
𝑚
𝑉𝑓2̌ = 13,98𝑚2̂ 2̂ = 3,73
𝑠
𝑠
Tema 3: Cantidad de movimiento lineal y colisiones - Problemas tomados del libro de
(Serway & Jewett Jr., 2008)
3. Una bala de 10.0 g se dispara en un bloque de madera fijo (m = 5.00 kg). La bala se
incrusta en el bloque. La rapidezdela combinación bala más madera inmediatamente
después de la colisión es 0.600 m/s. ¿Cuál fue la rapidez original dela bala?

Antes
𝑚1 = 10𝑔𝑟
𝑣1 =?
𝑚2 = 5𝑘𝑔
𝑚
𝑣2 = 0
𝑠

Despues

1𝑘𝑔
= 10−2 𝑘𝑔
1000𝑔𝑟
(𝑚1 + 𝑚2) = 10𝑔𝑟 + 5𝑘𝑔 = 10−2 + 5𝑘𝑔 = 5, 𝑜1𝑘𝑔
𝑚
𝑉𝑓 = 0,6
𝑠
(𝑚1𝑥𝑣1) − (𝑚2𝑥𝑣2) = (𝑚1 + 𝑚2)𝑥𝑣𝑓
(10−2 𝑥𝑣1) − (5𝑥0) = (5,01)𝑥0,6
(10−2 𝑥𝑣1) = (3,006)
(10−2 𝑥𝑣1) − 3,006
300,6
𝑚
𝑉1 =
=
300,6
10−2
𝑠
𝑚1 =10𝑔𝑟𝑥

300,6

𝑚
𝑠

Tema 3: Cantidad de movimiento lineal y colisiones - Problemas tomados del libro de
(Serway & Jewett Jr., 2008)
4. Una partícula de 3.00 kg tiene una velocidad de (3.00𝑖̂ − 4.00𝑗̂̂) 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.

𝑉 = (3𝑖 − 4𝑗̂)
𝑚 = 3𝑘𝑔
𝑖 = 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜 = 𝑚 ∗ 𝑣

𝑚
𝑖 = 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜 = 3𝑘𝑔 ∗ (3𝑖− 4𝑗̂)
𝑠
𝑚
𝑖 = (9𝑖 − 12𝑗̂)𝑘𝑔.
𝑠
𝑚
𝑖𝑥 = 9𝑘𝑔.
𝑠
𝑚
𝑖𝑦 = −12𝑘𝑔.
𝑠
2
𝐼 = √(9) + (𝐼𝑦)2
𝐼 = √(9)2 + (−12)2 = √81 + 144 = √225
𝑚
𝑖 = 15𝑘𝑔.
𝑠
𝐼𝑦
12
𝑡𝑔∅ =
=−
= −1,333
𝐼𝑥
9
∅ = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑔(1,333)
∅ = −53

Tema 3: Cantidad de movimiento lineal y colisiones - Problemas tomados del libro
de (Serway & Jewett Jr., 2008)
5. Una bola de billar que se mueve a 5.00 m/s golpea una bola fija de la misma masa.
Después de lacolisión, la primera bola se mueve, a 4.33 m/s, en un ángulo de 30.0°
respecto de la línea de movimiento original. Si supone una colisión elástica (e ignora la
fricción y el movimiento rotacional), encuentre la velocidad de la bola golpeada
después de la colisión.
V1F = 4,33
V1FY

m/seg

V1FX = V1F cos
30
m

m

θ = 30°

V1 = 5 m/seg

V2FX = V2F cos β

𝑉1𝐹𝑌 = 𝑉1𝐹 𝑠𝑒𝑛30°
𝑉1𝐹𝑋 = 𝑉1𝐹...