EJERCICIOSSección 4.1 Fuerza e interacciones 4.1 . Dos fuerzas tienen la misma magnitud F. ¿Qué ángulo hay entre los dos vectores si su resultante tiene magnitud de… 4.3 . BIO Herida bucal. Debido a una lesión en la boca, un paciente debe usar un tirante (figura E4.3) que produce una fuerza neta hacia arriba de 5.00 N sobre su barbilla. La tensión es la misma a lo largo del tirante. ¿A qué tensión se debe ajustar el tirante para proporcionar la fuerza necesaria hacia arriba? 4.5 .. 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 la magnitud de la fuerza resultante y el ángulo que forma con respecto a la cuerda del perro A. ¿qué masa tiene la caja? 4. Una caja descansa sobre un estanque helado que actúa como superficie horizontal sin fricción. Un patinador de 68.5 kg.11 .3 Segunda ley de Newton 4. En el tiempo t = 0.Sección 4. llega al reposo de manera uniforme en 3.00 s. Un disco de hockey con masa de 0.0 N a la caja y produce una aceleración de 3. a) ¿Qué posición y rapidez tiene el disco en t = 2.160 kg está en reposo en el origen (x = 0) sobre la pista de patinaje horizontal sin fricción.00 m/s2.00 s? b) Si se aplica otra vez esa fuerza en t = 5. que se desliza inicialmente a 2.40 m/s sobre hielo áspero horizontal. y deja de aplicarla en t = 2..7 .00 s? . Si un pescador aplica una fuerza horizontal de 48.00 s.250 N al disco. ¿qué posición y rapidez tiene el disco en t = 7. ¿Qué fuerza ejerce la fricción sobre el patinador? 4.52 s debido a la fricción del hielo. un jugador aplica una fuerza de 0.9 . paralela al eje x. 4.13 muestra esta aceleración en función del tiempo. Esta fuerza satisface la ecuación F = A + Bt2. en el instante posterior al de ignición y ii. Las mediciones demuestran que en t = 0. 3. ¿Cuándo ocurre esta fuerza máxima? b) ¿En qué instantes la fuerza neta sobre el carrito es constante? c) ¿Cuándo la fuerza neta es igual a cero? 4. Un carrito de juguete de 4.00 s después del inicio de la ignición. b) Obtenga la fuerza neta sobre este cohete y su aceleración i. lejos de cualquier gravedad. c) Suponga que usted estuvo usando el cohete en el espacio exterior. incluyendo sus unidades en el SI. a) Calcule la fuerza neta máxima sobre este carrito. a) Determine las constantes A y B. que varía con el tiempo.00 s después de la ignición? .50 kg experimenta una aceleración en línea recta (el eje x). ¿Cuál sería su aceleración 3. Un pequeño cohete de 8. mientras asciende sobre la plataforma de lanzamiento.0 N y al final de los primeros 2.0 N.00 s.13 . la fuerza es de 100.00 kg quema combustible que ejerce sobre él una fuerza hacia arriba.15 . La gráfica de la figura E4. es de 150. Una sandía pesa 44.4 Masa y peso 4. Superman lanza un peñasco de 2400 N a un adversario. a) ¿Qué masa tiene la sandía en la superficie terrestre? b) ¿Qué masa y peso tiene en la superficie de Io? Sección 4.Sección 4. En la superficie de Io.19 .21 BIO Un velocista de alto rendimiento puede arrancar del bloque de salida con una aceleración casi horizontal de magnitud 15 m_s2.5 Tercera ley de Newton 4.17 . la aceleración debida a la gravedad es g = 1.81 m_s2.0 m/s2? 4. ¿Qué fuerza horizontal debe aplicar al peñasco para darle una aceleración horizontal de 12. una luna de Júpiter.0 N en la superficie terrestre. ¿Qué fuerza horizontal debe aplicar una corredora de 55 kg al bloque de salida durante el arranque para producir esta aceleración? ¿Qué cuerpo ejerce la fuerza que impulsa a la corredora: el bloque de salida o ella misma? . 0 * 1024 kg como masa de la Tierra. si la de ella es de 9. .23..0 kg.0 kg y la caja B tiene una masa de 5.25 . La caja A tiene una masa de 20. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que la caja A ejerce sobre la caja B? 4.8 m_s2 hacia la Tierra? Suponga que la fuerza neta sobre la Tierra es la fuerza de gravedad que la estudiante ejerce sobre ella. ¿cuál es la aceleración de la Tierra hacia ella. Una estudiante con 45 kg de masa se lanza desde un trampolín alto. Tomando 6.23 Las cajas A y B se encuentran en contacto sobre una superficie horizontal sin fricción.4. como se muestra en la figura E4. Sobre la caja A se ejerce una fuerza horizontal de 100 N. b) Si la magnitud de es menor que el peso total de las dos cajas.6 Diagramas de cuerpo libre 4. Las masas correspondientes son mA y mB. Se aplica una fuerza horizontal a la caja A y las dos cajas se mueven hacia la derecha. si a) el tren tiene velocidad uniforme y b) si el tren acelera de manera uniforme. ¿hará que se muevan las cajas? Explique su respuesta.27 Dos cajas. a) Dibuje los diagramas de cuerpo libre claramente especificados para cada caja A y B. si los hay.Sección 4. Un observador dentro del tren ve que la pelota cuelga inmóvil. 4. descansan juntas sobre una superficie horizontal sin fricción. ¿La fuerza neta sobre la pelota es cero en cualquier caso? Explique su respuesta. . Indique cuáles pares de fuerzas. son pares acción-reacción según la tercera ley. A y B. Dibuje un diagrama de cuerpo libre claramente especificado para la pelota.29 Una pelota cuelga de una cuerda larga atada al techo del vagón de un tren que viaja al este sobre vías horizontales. ¿cuál es el tiempo mínimo requerido para elevar la cubeta una distancia vertical de 12.0 N.0 kg de masa descansa en un piso horizontal. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre claramente especificado para la silla. y la silla se desliza sobre el piso. Si la cubeta parte del reposo. que tiene cierta fricción.31 Una silla de 12.0 m sin que la cuerda se rompa? . se acelera hacia arriba con una cuerda de masa despreciable. b) Use su diagrama y las leyes de Newton para calcular la fuerza normal que el piso ejerce sobre la silla.4. Usted empuja la silla con una fuerza F = 40. llena de agua.80 kg. PROBLEMAS 4.0° bajo la horizontal.0 N dirigida con un ángulo de 37.33 PA Una cubeta de 4. cuya resistencia a la rotura es de 75. 37.2 m (4 ft). Griffith pesaba 890 N (200 lb) .6)... Las fuerzas y que aplican al tronco son tales que la fuerza neta (resultante) tiene magnitud igual a la de F1 y está a 90° de Sea F1 = 1300 N y R = 1300 N. 4. b) Si el niño ejerce la fuerza mínima obtenida en el inciso a). Se pueden despreciar los efectos de la fricción. Dos adultos y un niño quieren empujar un carrito con ruedas en la dirección x como se ilustra en la figura P4. En términos de las fuerzas del diagrama.37 . Calcule la magnitud de y su dirección (relativa a F1) . ¿qué aceleración media (magnitud y dirección) tuvo mientras se estaba empujando contra el piso? c) Dibuje su diagrama de cuerpo libre (véase la sección 4. El jugador de baloncesto Darrell Griffith tiene el récord de salto vertical sin carrera de 1. .39 .4. ¿qué fuerza neta actuó sobre Griffith? Use las leyes de Newton y los resultados del inciso b) para calcular la fuerza media que aplicó sobre el piso. Dos caballos tiran horizontalmente de cuerdas atadas al tronco de un árbol. PA BIO Salto vertical sin carrera. (Esto significa que subió 1. a) Calcule la magnitud y dirección de la fuerza más pequeña que el niño debe ejercer. a) ¿Qué rapidez tenía al separarse del piso? b) Si sus pies tardaron 0.300 s en separarse del piso después de que Griffith inició su salto. Los adultos empujan con fuerzas horizontales y como se muestra en la figura.35 . el carrito acelerará a 2.0 m_s2 en la dirección +x.2 m después de que sus pies se separaron del piso). ¿Cuánto pesa el carrito? 4. 00 kg. Por lo regular. . a) ¿Qué aceleración tiene la caja de 4.4. una de 4. Una mujer con zapatos de golf (los cuales le dan tracción sobre el hielo) aplica un tirón horizontal F a la caja de 6.50 m_s2 . la fuerza T o la fuerza F? d) Use el inciso c) y la segunda ley de Newton para calcular la magnitud de la fuerza F. unidas por una cuerda delgada (figura P4.BIO Biomecánica humana. a) ¿qué fuerza produjo sobre la pelota durante este lanzamiento de establecimiento del récord? b) Dibuje los diagramas de cuerpo libre de la pelota durante el lanzamiento y justo después de salir de la mano del lanzador. c) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para la caja de 6. 4. una pelota de béisbol tiene una masa de 145 g. descansan en la superficie sin fricción de un estanque congelado.00 kg y úselo junto con la segunda ley de Newton para calcular la tensión T en la cuerda que une las dos cajas.00 kg? b) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para la caja de 4. Si el lanzador ejerció su fuerza (suponiendo una fuerza horizontal y constante) en una distancia de 1.43).00 kg.43 Dos cajas. ¿Qué dirección tiene la fuerza neta sobre esta caja? ¿Cuál tiene mayor magnitud.00 kg de masa y la otra con una masa de 6.00 kg y le imparte una aceleración de 2.41 . El lanzamiento de béisbol más rápido que se ha medido es de 46 m_s.0 m. t = 0. .. CALC Con la finalidad de estudiar los daños en aviones que colisionan con aves grandes.45 . de modo que su desplazamiento en el cañón esté dado por x = (9. El objeto sale del cañón en t = 0.025 s.0 * 103 m_s2)t2 – (8. Esta nave parte del reposo y alcanza una altitud de 276 m en 15.47 . b) Obtenga la fuerza que ejerce el alambre sobre el instrumento.0 s con aceleración constante. usted diseña un cañón para acelerar objetos del tamaño de un pollo.50 kg en: i. t = 0 y ii.025 s? 4. PA Un instrumento de 6. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para el instrumento durante este tiempo.50 kg se cuelga de un alambre vertical dentro de una nave espacial que despega de la superficie de la Tierra. a) ¿Qué longitud debe tener el cañón? b) ¿Con qué rapidez salen los objetos del cañón? c) ¿Qué fuerza neta debe ejercerse sobre un objeto de 1. Indique qué fuerza es mayor.4.0 * 104 m_s3)t3. En términos de las fuerzas del diagrama.10 m sobre el suelo.60 m más antes de detenerse.51 . Suponiendo aceleración constante. Exprese la fuerza en newtons y como múltiplo de su peso. tiene una masa de 12. pero.. y c) exprese la fuerza del inciso b) en términos del peso del insecto. a) dibuje un diagrama de cuerpo libre de este tremendo saltador durante el salto.0 ms antes de que el insecto esté de vuelta en el piso. El salto en sí dura 1. si la aceleración se supone constante? c) Dibuje su diagrama de cuerpo libre (véase la sección 4. al tocar el piso.49 . BIO Dinámica de insectos. despega del suelo a una velocidad de (en la mayoría de los saltos de mayor energía) 4.3 mg.0 kg se lanza desde una plataforma situada 3.. PA Salto al suelo. a) ¿Qué rapidez tiene al tocar el suelo? b) Tratándolo como partícula. campeón saltador del mundo de los insectos. ¿qué fuerza neta actúa sobre él? Use las leyes de Newton y los resultados del inciso b) para calcular la fuerza media que sus pies ejercen sobre el piso al amortiguar la caída. dobla las rodillas y. 4. y cuando salta. ¿con qué aceleración (magnitud y dirección) se frena.4. Un hombre de 75.0 m_s en un salto vertical.6). tratado como partícula. Mantiene las piernas rectas al caer. . El Philaenus spumarius. avanza 0. b) calcule la fuerza que ejerce el suelo sobre el insecto durante el salto. 4.6 s. cuya masa es de 90. levanta. PA Un atleta. Un cable uniforme de peso w cuelga verticalmente hacia abajo. b) Use los diagramas del inciso a) y las leyes de Newton para determinar la fuerza total que sus pies ejercen sobre el piso mientras levanta la barra. sostenido en su extremo superior por una fuerza hacia arriba de magnitud w. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre claramente especificado para la barra y para el atleta . una barra que pesa 490 N.55 .60 m en 1. (Sugerencia: Para cada pregunta. . Partiendo de una posición en reposo. ¿Qué tensión hay en el cable a) en el extremo superior? b) ¿En el extremo inferior? c) ¿Y en medio? Su respuesta a cada inciso deberá incluir un diagrama de cuerpo libre. está levantando pesas. con aceleración constante.53 . d) Grafique la tensión en la cuerda contra la distancia desde su extremo superior... elevándola 0.4.0 kg. elija como cuerpo por analizar un punto o una sección del cable). Partiendo del reposo.0 N.57. como se muestra en la figura P4. se le aplica una fuerza constante hacia arriba F = 80. A la caja A. La tensión en la cuerda que une las dos cajas es de 36.4. A y B. están unidas a cada extremo de una cuerda vertical ligera.0 N. la caja B desciende 12.0 m en 4.00 s. a) ¿Cuál es la masa de la caja B? b) ¿Cuál es la masa de la caja A? .57 PA Dos cajas. ¿Qué distancia viaja el objeto en los primeros 5. Calcule la fuerza neta sobre el objeto en función del tiempo. por un cohete. donde A y B son constantes. a partir del reposo. Luego se aplica una fuerza dirigida hacia el este y de magnitud F(t) = (16.00 s después de aplicar la fuerza? .8 N_s)t. Su posición en función del tiempo está dada por x(t) = At .Bt3. PA CALC Un objeto misterioso de masa igual a 45.59 .61 . CALC Un objeto con masa m se mueve sobre el eje x. 4.0 kg es impulsado.4. en medio de un lago congelado horizontal y sin fricción. Física Básica II II Semestre “EJECCIOS IMPARES CAP 4 Y 5 SEARS Y ZEMANSKY 13RA EDICION” .Universidad de San Carlos de Guatemala Centro Universitario de Occidente División ciencias de la ingeniería. Daniel Alberto Quetzaltenango 27 de septiembre de 2016 .Carne 201631020 Rodas Velásquez.