Física General para Ciencias Naturales – Modalidad Convencional

Física General para Ciencias Naturales – Modalidad Convencional – 2014
Práctica 7: Centro de Masa y Conservación de la Cantidad de Movimiento
1)
Una molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno
y dos átomos de hidrógeno, como se muestra en la figura. El
átomo de oxígeno tiene una masa de 16.0 u (unidades de
masa atómica) y cada átomo de hidrógeno tiene una masa de
1.0 u. Cada uno de los átomos de hidrógeno están separados
una distancia media de 96×10-12m del átomo de oxígeno y
separados entre sí por un ángulo de 104.5°. Determinar la
posición del centro de masa.
2)
En los vértices de una estructura cuadrada de 1.0 m de lado y masa despreciable, se ubican
de manera secuencial cuatro esferas macizas de masas m1=10.0 kg, m2=20.0 kg, m3=30.0
kg y m4=40.0 kg. Calcular la posición del centro de masa del sistema.
Dos partículas de 2.0 kg y 3.0 kg se mueven con velocidades de 5.0 y 8.0 m/s,
respectivamente. La primera a lo largo del eje +X y la segunda a lo largo del eje +Y. En un
momento dado las partículas se encuentran en (2,0) y (0,1), respectivamente. Calcular a) la
velocidad del centro de masa, b) la posición del centro de masa.
Una chica de 60 kg de masa, salta hacia fuera de una canoa de 280 kg en reposo desde la
proa y hacia delante de la embarcación. Si la velocidad de la chica es de 8 m/s. ¿Cuál será
la velocidad de la canoa después del salto?
Una partícula de 200 gr de masa se mueve con una velocidad de magnitud 0.4 m/s, choca
con otra partícula de 300 gr de masa que se halla en reposo. Después del choque la primera
partícula se mueve con una velocidad de 0.2 m/s en una dirección que forma un ángulo de
45° con respecto a la dirección original. Hallar la velocidad (módulo, dirección y sentido)
de la segunda partícula después de la colisión.
Un automóvil de 1000 kg que se mueve hacia el norte a razón de 75 km/h choca con un
camión de 3000 kg que se mueve hacia el este a 60 km/h. Ambos quedan unidos después
del choque (totalmente inelástico). a) Se conserva la cantidad de movimiento del sistema?,
b) Cual será la velocidad del sistema auto-camión inmediatamente después del choque?, c)
Calcular la perdida de energía cinética
Una patinadora, de 50 kg, va a una velocidad de 3.0 m/s al encuentro de un patinador, de
60 kg, que se encuentra en reposo. Al encontrarse, ambos se empujan y como consecuencia
la patinadora sale a la misma rapidez que venía pero en sentido contrario. a) ¿Cuál es la
velocidad final del patinador?, b) Suponiendo que en el momento del encuentro ambos se
toman de la mano de manera de continuar juntos ¿Cuál es la velocidad de ambos en ese
momento?
Un bloque de 10 gr se desliza a una velocidad de 20 cm/s sobre una superficie lisa y choca
frontalmente contra otro bloque de 30 gr de masa que se mueve en sentido opuesto a 10
cm/s. Si el choque es perfectamente elástico, calcule la velocidad de cada bloque después
del impacto.
El péndulo balístico consiste de un bloque de madera que cuelga de una cuerda inextensible
de masa despreciable. Una bala de 25 gr choca con el bloque de madera de 9 kg y queda
incrustada, haciendo que el centro de gravedad del péndulo se eleve 6.0 cm. a) Hallar la
velocidad inicial de la bala antes de impactar con el péndulo, b) Cual es la variación de la
energía cinética de la bala antes y después del choque.
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10) Se deja caer a una pelota de 60 gr de masa desde una altura de 2.0 m. Si la pelota rebota
hasta una altura de 1.8 m. ¿Cuál es el cambio en su momento lineal durante el choque con
el piso?
11) Un auto se detiene frente de un semáforo. Cuando la luz vuelve al verde, el auto se acelera
aumentando su rapidez de cero a 5.2 m/s en 0.832 segundos. Que impulso lineal y fuerza
promedio experimenta un pasajero de 70 kg que se encuentra en el auto?
12) Una bomba que estaba inicialmente en reposo explota en dos partes, una con el triple de
masa que la otra. Si inmediatamente después de la explosión la masa más ligera se mueve a
velocidad v = (2i+6j) m/s, determinar la velocidad de la segunda fracción en ese instante.
13) Un vagón de ferrocarril de 14000 kg de masa se desplaza libremente a 4 m/s hacia un
cambio de vías. Si al pasar por un galpón caen súbitamente 2000 kg de maíz sobre el
vagón. a) ¿Cuánto tiempo tardara el vagón en recorrer 500 m para el cambio de vías?
Suponer que el grano cae verticalmente y no hay rozamiento con el aire.
14) Un cañón de 250 kg dispara horizontalmente un proyectil de 1 kg con rapidez de 500 m/s.
a) Determinar la velocidad de retroceso del cañón. Si el retroceso ocurre contra una
superficie que ejerce una fricción de 2000 N, encontrar: b) el tiempo que tarda el cañón en
detenerse y c) la distancia que recorre antes de detenerse.