guia de problemas nº3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE FISICA
GUIA DE PROBLEMAS Nº3
PROBLEMA Nº1 Un cuerpo de 4Kg de masa se mueve hacia arriba por un plano inclinado 20º con
respecto a la horizontal. Sobre el cuerpo actúan las siguientes fuerzas: una fuerza horizontal de 8N, una
fuerza paralela al plano de 10N favoreciendo el movimiento y una fuerza constante de fricción de 1N.
El cuerpo se traslada 20m a lo largo del plano partiendo del reposo. a)Calcular el trabajo realizado por
cada fuerza. b)Determinar la rapidez final del bloque.
PROBLEMA Nº2 El cuerpo de masa m = 5Kg mostrado en la figura tiene una rapidez inicial
v0 = 2m/s hacia la derecha y su posición es tal que el resorte no está estirado ni comprimido. El cuerpo
se mueve hacia la derecha una distancia L antes de quedar detenido en la posición mostrada con trazos.
La constante del resorte es k = 8N/m y el coeficiente de fricción cinético entre el cuerpo y la superficie
es de  = 0,2. En el recorrido del cuerpo en la distancia L : a)¿cuál es el trabajo realizado por la fuerza
de fricción?. b)¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza recuperadora elástica?. c)¿Existen otras
fuerzas actuando sobre el cuerpo?. De existir, ¿cuánto trabajo realizan?. Expresar las respuestas en
función de L. d) Determinar el valor de L.
k
A
v0
B
m
L
PROBLEMA Nº3 Un cuerpo de 50Kg se mueve sin rozamiento sobre un plano horizontal bajo la
acción de una fuerza variable, cuya recta de acción coincide con la del movimiento. En el gráfico se
indica el módulo de esta fuerza en función de la posición. Calcule el trabajo de la fuerza de 0 a 60m.
F(N)
80
60
40
20
0
20
40
1
60
x(m)
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PROBLEMA Nº4 El coeficiente de fricción entre el bloque de 4Kg y la superficie es = 0,2. El
bloque está sometido a la acción de una fuerza horizontal F = 30N y tiene una rapidez de 5m/s cuando
pasa por el punto A. Determinar la máxima deformación del resorte exterior B en el instante en que el
bloque queda momentáneamente en reposo. El resorte B tiene una constante elástica k B = 2KN/m y el
resorte anidado C tiene una constante elástica k C = 6KN/m.
200mm
250mm
VA
150mm
F
A
B
C
PROBLEMA Nº5 El sistema de la figura se abandona a partir del reposo con el bloque de 24Kgf;
2,4m por encima del suelo. Calcular la velocidad con la cuál llega al suelo este bloque. Despreciar el
rozamiento y la inercia de la polea.
24Kgf
B
A
8Kgf
PROBLEMA Nº6 Un bloque de 10Kg es elevado desde A hasta B por los caminos I, II, y III como se
muestra en la figura. Calcular el trabajo que realiza la fuerza peso en cada caso.
III
2,5m
B
P
7m
3,5m
I
A
II
6m
P
2
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PROBLEMA Nº7 Un cuerpo de 0,5Kg de masa es soltado desde una altura de 1m sobre un pequeño
resorte vertical sujeto al suelo y cuya constante es k = 2000N/m. Calcular la máxima deformación del
resorte.
A
1m
B
C
PROBLEMA Nº8 Cuatro cables inelásticos C están unidos a una placa P y sujetan al resorte según
una compresión de 0,15m cuando la fuerza resultante sobre la placa es nula. Si un bloque B de 22N se
coloca sobre la placa y simultáneamente ésta se empuja hacia abajo 0,2m soltándola desde el reposo,
determinar cuánto se levanta el bloque a partir del punto desde donde se soltó. Despreciar la masa de la
placa.
B
P
C
C
k=292N/m
PROBLEMA Nº9 Un collarín de 2Kg desliza sin fricción como indica la figura. Si el resorte tiene su
longitud libre cuando el collarín está en la posición A, determinar la rapidez del mismo cuando s = 1m
si : a)se suelta del reposo en A, b)se suelta en A con velocidad hacia arriba de 2m/s.
0,75m
A
k=3N/m
s
C
PROBLEMA Nº10 ¿Qué potencia debe desarrollar el motor de un automóvil de 1500Kg para moverse
con una rapidez constante de 90Km/h sobre una cuesta que sube 1,5m en cada 30m de carretera, si la
resistencia del aire y los demás efectos de rozamiento equivalen a una fuerza retardadora de 600N?.
Calcular el trabajo efectuado por la fuerza motriz en 10s.
PROBLEMA Nº11 Calcular el trabajo efectuado por un hombre que arrastra un saco de harina de
65Kg por 10m a lo largo del piso con una fuerza horizontal de 25Kgf y luego lo levanta hasta un
camión cuya plataforma está a 75cm de altura. ¿Cuál es la potencia promedio desarrollada si el
proceso entero tomó 2min?.
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PROBLEMA Nº12 Estimar la energía cinética, la energía potencial y la energía total de la Tierra en
su movimiento alrededor del Sol. Considerar solamente la energía potencial gravitacional con el Sol.
PROBLEMA Nº13 ¿Qué velocidad adquirirá un cuerpo en caída libre desde una altura h en la
superficie de la tierra?. Despréciese el rozamiento, dando la respuesta en función de g en la superficie
de la tierra y el radio de ésta, R. Se supone que “h” es lo suficientemente grande para que deba tenerse
en cuenta la variación de la gravedad con la altitud.
PROBLEMA Nº14 Se dispara un cohete verticalmente desde la tierra hacia la Luna, consumiéndose
el combustible en un tiempo relativamente corto después del disparo. a)¿Cuál sería la velocidad inicial
mínima del cohete necesaria para llegar a este punto y caer en la Luna por acción de la atracción
lunar?; b)en este caso, ¿cuál sería la velocidad del cohete al llegar a la Luna?.
PROBLEMA Nº15 Un pequeño cuerpo de masa m resbala por un riel sin fricción, en forma de rizo,
tal como el mostrado en la figura. a)Si parte del reposo en P, determinar la fuerza que ejerce el rizo
sobre el cuerpo en el punto D. b) ¿A qué altura, por encima de la base del rizo, tendrá que soltarse el
cuerpo para que la fuerza ejercida sobre él por el riel en la cumbre del rizo sea igual a su peso?.
P
B
A
5R
BR
h
D
C
PROBLEMA Nº16 Un péndulo que tiene una masa de 0,75Kg. Se dispara desde una posición A
mediante un resorte comprimido 12,5cm que tiene una constante elástica de 6000N/m. Determinar la
rapidez del péndulo y la tensión en la cuerda cuando está en las posiciones B y C. El punto B se
localiza sobre la trayectoria donde el radio de curvatura es aún de 0,6m.
C
1,2m
0,6m
B
0,6m
A
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PROBLEMA Nº17 La pista representada en la figura consta de un cuarto de circunferencia y de un
tramo recto (rugoso) unidos como se indica. El radio es de 1,2m y la inclinación del plano es de 30º.
Un bloque de 2Kg se abandona partiendo del reposo en el punto más alto de la pista circular A y se
detiene en el punto C. a)Hallar la rapidez del bloque en el punto B. b)Calcular el trabajo realizado por
la fuerza de fricción en el tramo BC de la pista. c)Calcular el coeficiente de fricción en el tramo
rugoso.
A
1,2m
C
0,5m
30º
B
PROBLEMA Nº18 La banda conductora entrega cada una de las cajas de 12Kg a la rampa en A de
manera que la rapidez de la caja es vA = 2,5m/s dirigida hacia abajo a lo largo de la rampa. Si el
coeficiente de rozamiento cinético entre cada caja y la rampa es 0,3; determinar la rapidez con la cual
cada caja se desliza fuera de la rampa en B. Suponga que no ocurre el volcamiento.
vA
A
3m
30º
B
PROBLEMA Nº19 Una partícula resbala por un carril cuyos extremos están elevados mientras que su
parte central es plana, tal como se muestra en la figura. La parte plana tiene una longitud L = 2m. Las
porciones curvas del carril no tienen fricción y en la parte plana el coeficiente de fricción cinético es
=0,2. La partícula se suelta en el punto A que está a una altura h = 1m sobre la parte plana del carril.
¿Dónde se detendrá finalmente la partícula?.
h
L
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PROBLEMA Nº20 El bloque de 2Kg mostrado en la figura experimenta una fuerza constante de
fricción de 8N. Su rapidez en el punto A en su recorrido descendente es de 3m/s. Al llegar a B
comprime el resorte 20cm, se detiene y a continuación rebota. Encontrar la constante elástica del
resorte y la altura a la que llega en el rebote. Suponer que la acción del resorte sobre el cuerpo cesa
cuando aquel recobra su longitud normal.
A
4,8m
B
0,2m
C
k
37º
PROBLEMA Nº21 El cable del elevador de 1800Kg indicado en la figura se rompe cuando el
elevador está en reposo en el primer piso de modo que la base del mismo queda a una distancia
d = 3,6m por encima de un resorte amortiguador cuya constante elástica es de k = 1,5x10 2 KN/m. Un
dispositivo de seguridad sujeta a los rieles de guía de modo que se provoca una fuerza de fricción de
4410N. a)Encontrar la rapidez del elevador en el instante en que llega al resorte. b)Calcular la distancia
“s” que se comprime el resorte. c) Calcular la rapidez del elevador cuando el resorte recupera su
longitud normal después del rebote. d)Encontrar la distancia que el elevador rebota hacia arriba por su
pozo.
d
k
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