UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE FÍSICA MECÁNICA CLÁSICA NOMBRE:_______________________________________________ NOMBRE:_______________________________ ________________ No. CTA:_________________ CTA:____________ _____ 1. Un hombre arrastra hacia arriba un baúl por la rampa de un camión de mudanzas. La rampa está inclinada 20.0° y el hombre tira con una fuerza cuya dirección forma un ángulo de 30.0° con la rampa (figura). a) ¿Qué F se necesita para que la componente F x paralela a la rampa sea de 60.0 N? b) ¿Qué magnitud tendrá entonces la componente F y perpendicular a la rampa? 2. Dos perros tiran horizontalmente de cuerdas atadas a un poste; el ángulo entre las cuerdas es de 60.0°. Si el perro A ejerce una fuerza de 270 N, y el B, de 300 N, calcule calc ule la magnitud de la fuerza resultante y su ángulo con respecto a la cuerda del perro A. 3. Dos fuerzas, F1 y F 2 actúan sobre un punto. La magnitud de F1 es de 9.00 N, y su dirección es de 60.0° sobre el eje x en el segundo cuadrante. La magnitud de F 2 es 6.00 N, y su dirección es 53.1° bajo el eje x en el tercer cuadrante. a) Obtenga las componentes x y y de la fuerza resultante. b) Obtenga Obteng a la magnitud de la fuerza resultante. 4. Una caja descansa sobre un estanque helado que actúa como superficie horizontal sin fricción. Si un pescador aplica a plica una fuerza horizontal de 48.0 N a la caja y produce una aceleración aceleraci ón de 3.00 m/s2, ¿qué masa tiene la caja? 5. Un estibador aplica una fuerza horizontal constante de 80.0 N a un bloque de hielo en reposo sobre un piso horizontal, en el que la fricción es despreciable. El bloque parte del reposo y se mueve 11.0 m en 5.00 s. a) ¿Qué masa tiene el bloque? b) Si el trabajador deja de empujar a los 5.00 s, qué distancia recorrerá el bloque en los siguientes 5.00 s? 6. Un electrón (masa = 9.11 X 10-31 kg) sale de un extremo de un cinescopio con rapidez inicial cero y viaja en línea recta hacia la rejilla aceleradora, a 1.80 cm de distancia, llegando a ella con rapidez ra pidez de 3.00 X 106 m/s. Si la fuerza neta es constante, calcule a) la aceleración, b) el tiempo para llegar a la rejilla, y c) la fuerza neta en newtons. (Puede despreciarse la fuerza gravitacional sobre el electrón.) 7. La mochila de una astronauta pesa 17.5 N cuando ella está en la Tierra, pero sólo 3.24 N cuando está en la superficie de un asteroide. a) ¿Cuál es la aceleración debida a la gravedad en ese asteroide? b) ¿Cuál es la masa de la mochila en el asteroide? 8. Una bala de rifle calibre 22 que viaja a 350 m/s golpea un árbol grande, penetrando a una profundidad de 0.130 m. La masa de la bala es de 1.80 g. Suponga una fuerza de frenado constante. a) ¿Cuánto tarda la bala en detenerse? b) ¿Qué fuerza (en N) ejerce el árbol sobre la bala? 9. Un instrumento de 6.50 kg se cuelga de un alambre vertical dentro de una nave espacial que despega de la superficie de la Tierra. Esta nave parte del reposo y alcanza una altitud de 276 m en 15.0 s con aceleración constante. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para el instrumento durante este tiempo. Indique qué fuerza es mayor. b) Obtenga la fuerza que el alambre ejerce sobre el instrumento. 10. Un anuncio asegura que cierto automóvil puede “ parar en un diez”. ¿Qué fuerza neta sería necesaria para detener un auto de 850 kg que viaja a 45.0 km>h en una distancia igual al diámetro de una moneda de 10 centavos de dólar (1.8 cm)? 11. Las dos masas que se muestran en la figura están cada una inicialmente a 1.8 m sobre el suelo, y la polea ligera y bien engrasada está fija a 4.8 m sobre el suelo. ¿Qué altura máxima alcanzará el objeto más ligero después de soltar el sistema?
12. Los sistemas que se muestran en la figura están en equilibrio. Si las balanzas de resorte se calibran en Newtons, ¿qué lectura indica en cada caso? Ignore las masas de las poleas y cuerdas, y suponga que las poleas y el plano inclinado en el inciso d) no tienen fricción. 13. El planeador de Tom soporta su peso usando las seis cuerdas que se muestran en la figura. Cada cuerda está diseñada para soportar una fracción igual al peso de Tom. La masa de Tom es de 74.0 kg. ¿Cuál es la tensión en cada una de las cuerdas de soporte? 14. En la figura el coeficiente de fricción estática entre la masa mA y la mesa es de 0.40; en tanto que el coeficiente de fricción cinética es de 0.30. a) ¿Qué valor mínimo de mA impedirá que el sistema empiece a moverse? b) ¿Qué valor(es) de mA mantendrá(n) al sistema moviéndose con rapidez constante? 15. Un bloque de 4.0 kg se coloca sobre un bloque de 12.0 kg, que acelera a lo largo de una mesa horizontal con a = 5.2 m/s2 (figura). Sea μk = μs = μ. a) ¿Qué coeficiente de fricción μ mínimo entre los dos bloques impedirá que el bloque de 4.0 kg se deslice respecto del bloque de 12.0 kg? b) Si μ tiene sólo la mitad de ese valor mínimo, ¿cuál será la aceleración del bloque de 4.0 kg con respecto a la mesa, y c) con respecto al bloque de 12.0 kg? 16. Un arqueólogo audaz cruza, mano sobre mano, de un risco a otro colgado de una cuerda estirada entre los riscos. Se detiene a la mitad para descansar (figura). La cuerda se romperá si su tensión excede 2.50 X 104 N, y la masa de nuestro héroe es de 90.0 kg. a) Si el ángulo Ɵ es 10.0°, calcule la tensión en la cuerda. b) ¿Qué valor mínimo puede tener Ɵ sin que se rompa la cuerda? 17. En la figura el peso w es de 60.0 N. a) Calcule la tensión en el cordón diagonal. b) Calcule la magnitud de las fuerzas horizontales F1 y F 2 que deben aplicarse para mantener el sistema en la posición indicada. 18. Los bloques A, B y C se colocan como en la figura y se conectan con cuerdas de masa despreciable. Tanto A como B pesan 25.0 N cada uno, y el coeficiente de fricción cinética entre cada bloque y la superficie es de 0.35. El bloque C desciende con velocidad constante. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre que muestre las fuerzas que actúan sobre A, y otro para B. b) Calcule la tensión en la cuerda que une los bloques A y B. c) ¿Cuánto pesa el bloque C? d) Si se cortara la cuerda que une A y B, ¿qué aceleración tendría C? 19. Un avión de combate a chorro despega a un ángulo de 27.0° con la horizontal, acelerando a 2.62 m/s2. El peso del avión es de 79.3 kN. Halle a) el empuje T del motor del avión y b) la fuerza ascensional L ejercida por el aire perpendicularmente a las alas (figura). 20. Se usa una barra horizontal para sostener un objeto de 75 kg entre dos muros, como se muestra en la figura. Las fuerzas iguales F ejercidas por la barra contra los muros pueden cambiarse ajustando la longitud de la barra. Al sistema lo sostiene solamente la fricción entre los extremos de la barra y los muros. El coeficiente de fricción estática entre la barra y los muros es de 0.41. Halle el valor mínimo de las fuerzas F para obtener el equilibrio.
