Leyes de Newton 1 - Suma de fuerzas PDF

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Suma de fuerzas...

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Facultad de Medicina y Ciencias Biom´edicas Fisica B´asica Ejercicios: Leyes de Newton I.F Gabriela Rasc´on Soto 2 de octubre de 2019 1. Una pelota de tenis con masa de 57 gramos est´a inicialmente en reposo. Mientras se le pega experimenta una fuerza promedio de 55 N durante un intervalo de 0.13 segundos. ¿Cu´al es la velocidad final de la pelota?

2. Un sem´aforo que pesa 122N cuelga de un cable unido a otros dos cables sujetos a un soporte. Los cables superiores forman a´ngulos de 37◦ y 53◦ con la horizontal. Estos cables superiores no son tan fuertes como el cable vertical y se romper´an si la tensi´on en ellos excede de 100N . ¿Permanecer´a el sem´aforo colgando es esta situaci´on, o se romper´a uno de los cables?

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3. Un prot´on que se mueve en un campo el´ectrico tiene una ecuaci´on de movimiento: ~r = (5 × 104 t)ˆi + (2 × 104 t − 2 × 105 t2 )ˆj − (4 × 105 t2 )kˆ Donde la distancia se mide en metros y el tiempo en segundos. El prot´on tiene una masa de 1.7 × 10−27 kg. ¿Cu´ales son las componentes de la fuerza que act´ua sobre este prot´on? ¿Cu´al es la magnitud de la fuerza?

4. Usted lanza horizontalmente una piedra con masa de 40 gramos utilizando una resortera. Durante el lanzamiento la posici´on de la piedra en funci´on del tiempo es: x = xo (1 − cos bt) donde xo = 30cm es la posici´on de la piedra al final del lanzamiento y b = 4πs−1 es una constante. El lanzamiento comienza en el tiempo t = 0 y termina en el instante t = 0.125 seg. Ignore cualquier movimiento vertical. Durante el lanzamiento, ¿cu´al es la velocidad de la piedra como funci´on del tiempo? ¿Cu´ales son la aceleraci´on y la fuerza como funciones del tiempo? Reescriba la fuerza en t´erminos de la posici´on x.

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5. Suponga que el coeficiente de fricci´on cin´etica del caucho de un neum´atico de autom´ovil deslizandose sobre el pavimento de una calle es µk = 0.8.¿Cu´al es la desaceleraci´on de un autom´ovil sobre una calle plana si el conductor frena repentinamente, de modo que todas las ruedas est´an trabadas y derrapando?

6. Una camarera empuja una botella con masa de 0.45 kg a la derecha sobre un mostrador horizontal liso. Al soltarla, la botella tiene una rapidez de 2.8 m/s, pero se frena por la fuerza de fricci´on horizontal constante ejercida por el mostrador, la botella se desliza 1 m antes de detenerse. ¿Qu´e magnitud y direcci´on tiene la fuerza de fricci´on que act´ua sobre la botella?

7. Una corriente oce´anica aplica una fuerza de 2500 N a un velero de 1400 kg en direcci´on de 15◦ al este del norte. El viento aplica una fuerza de 3200 N en direcci´on 30◦ al este del norte. ¿Cu´ales son la magnitud y direcci´on de la aceleraci´on resultante?

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8. En un experimento de laboratorio acerca de la fricci´on, un bloque de 135 N que descansa sobre una mesa horizontal a´spera se jala con un cable horizontal. El tir´on aumenta gradualmente hasta que el bloque empieza a moverse y contin´ua aumentando a partir de entonces. La siguiente gr´afica muestra la fuerza de fricci´on de este bloque en funci´on del tiempo. a) Identifique las regiones en la gr´afica donde hay fricci´on est´atica y fricci´on cin´etica. b) Calcule los coeficienes de fricci´on est´atica y cin´etica entre el bloque y la mesa. c) ¿Por qu´e la gr´afica se inclina hacia arriba en la primera parte pero luego se nivela?. d) ¿C´omo se ver´ıa la gr´afica si se colocara un ladrillo de 135 N sobre el bloque, y cu´ales ser´ıan los coeficientes de fricci´on es ese caso?.

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9. Una mujer empuja una caja aplicando una fuerza horizontal, la caja es de madera y la masa total de la caja m´as el contenido es de 60 kg, ´esta descansa sobre una rampa sin fricci´on con 30◦ de inclinaci´on. a) Dibuje el diagrama de cuerpo libre b) Calcule las magnitudes de todas las fuerzas que act´ uan sobre la caja, bajo la suposici´on de que se encuentra en movimiento uniforme a lo largo de la rampa.

10. En la figura w = 60N a) Calcule la tensi´on en la cuerda inclinada b) Calcule la magnitud de las fuerzas horizontales F~1 y F~2 que deber´an aplicarse para mantener el sistema como se indica en la figura.

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