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Impulso
1) Una pelota de béisbol de 0,15 kg de masa se está moviendo con una velocidad de 40 m/s cuando es golpeada por un bate que invierte su dirección adquiriendo una velocidad de 60 m/s, ¿quéfuerza promedio ejerció el bate sobre la pelota si estuvo en contacto con ella 5 ms?.
Datos: m = 0,15 kg
vi = 40 m/s
vf = - 60 m/s (el signo es negativo ya que cambia el sentido)
t = 5 ms = 0,005 sΔp = I
pf - pi = I ⇒m.vf - m.vi = F.t ⇒F = m.(vf - vi)/t
F = 0,15 kg.(- 60 m/s - 40 m/s)/0,005 s ⇒ F = 0,15 kg.(- 100 m/s)/0,005 s ⇒ F = - 3000 N
2) Un taco golpea a una bola de billar ejerciendouna fuerza promedio de 50 N durante un tiempo de 0,01 s, si la bola tiene una masa de 0,2 kg, ¿quévelocidad adquirió la bola luego del impacto?.
Datos: m = 0,2 kg
F = 50 N
t = 0,01 s
vi = 0 m/sΔp = I
pf - pi = I ⇒ m.vf - m.vi = F.t ⇒m.(vf - vi) = F.t ⇒ vf - vi = F.t/m ⇒ vf = F.t/m
vf = 50 N.0,01 s/0,2 kg ⇒ vf = 2,5 m/s
3) Una fuerza actúa sobre un objeto de 10 kg aumentando uniformementedesde 0 hasta 50 N en 4 s. ¿Cuál es la velocidad final del objeto si partió del reposo?.
Datos: m = 10 kg
vi = 0 m/s
Fi = 0 N
Ff = 50 N
t = 4 s
Para el impulso debe usarse la fuerza media, por lotanto:
F = (Ff + Fi)/2 ⇒ F = (50 N + 0 N)/2 ⇒ F = 25 N
Δp = I
pf - pi = I ⇒ m.vf - m.vi = F.t ⇒m.(vf - vi) = F.t ⇒ vf - vi = F.t/m ⇒ vf = F.t/m
vf = 25 N.4 s/10 kg ⇒ vf = 10 m/s
4) Se rocía unapared con agua empleando una manguera, la velocidad del chorro de agua es de 5 m/s, su caudal es de 300 cm ³/s, si la densidad del agua es de 1 g/cm ³ y se supone que el agua no rebota hacia atrás,¿cuál es la fuerza promedio que el chorro de agua ejerce sobre la pared?.
Datos: Φ V = 300 cm ³/s (caudal volumétrico)
vi = 5 m/s
vf = 0 m/s (porque el chorro no rebota)
Δ = 1 g/cm ³
primero debemoshallar la masa de agua y el tiempo de acción:
Φ M = Φ V. Δ ⇒ ΦM = 300 cm ³/s.1 g/cm ³ ⇒ ΦM = 300 g/s (caudal másico)
Φ M = 0,3 kg/s éste dato nos dice que en t = 1 s la masa de agua es m = 0,3...