Guia Movimiento Acelerado Y Caída Libre

Mecánica

Guía cinemática

Extracto Serway

1. Una partícula se mueve en la dirección X positiva durante 10 s con una rapidez constante de 50 m/s. Después se acelera uniformemente hasta una rapidez de 80 m/s en los siguientes 5 s. Encuentre el desplazamiento total de la partícula entre t = 0 y t = 15 s.

2. Un cuerpo que se mueve con aceleración uniforme tiene una velocidad de 12 cm/s cuando su coordenada X es 3 cm. Si su coordenada X dos segundos mas tarde es –5 cm ¿Cuál es la magnitud de la aceleración?

3. Un automóvil viaja a una rapidez de 60 m/s al inicio, después se acelera hasta una rapidez de 85 m/s en 12 s ¿Qué distancia recorre el automóvil en 12 s?

4. La velocidad inicial de un electrón es –2 x 105 m/s. Si su aceleración es de 4,2 x 1014 m/s2 . ¿Qué distancia recorre antes de que llegue al reposo momentáneamente? ¿Cuánto se tardará en recorrer una distancia de 5 cm?

5. Un “puck” de hockey se desliza sobre un lago congelado y alcanza el reposo después de recorrer 200 m. Si su velocidad inicial es de 3 m/s. ¿Cuál es su aceleración, si esta es constante?. ¿Cuánto dura en movimiento? ¿Cuál es su rapidez después de recorrer 150 m?

6. Un avión de propulsión a chorro aterriza con una velocidad de 100 m/s y puede acelerar a una razón máxima de –5 m/s2 hasta que llega al reposo. ¿Cuál es el tiempo mínimo desde el momento que toca la pista de aterrizaje hasta alcanzar el reposo? ¿Puede aterrizar este avión en el aeropuerto de una pequeña isla tropical en donde la pista de aterrizaje tiene 0,8 km de largo?

7. Un auto deportivo viaja a lo largo de un camino recto a 140 km/h. Cuándo se aplican los frenos experimenta una desaceleración uniforme, disminuyendo su rapidez a 70 km/h en una distancia de 200 m. ¿Cuál es la aceleración del auto deportivo?. Si continua con esta misma aceleración ¿qué distancia recorrerá durante el intervalo en que su velocidad disminuye de 70 km/h a 35 km/h. ¿Cuánto recorre desde que su rapidez cambia de 140 km/h hasta cero?

8. Un auto de carrera alcanza una rapidez de 50 m/s. En este instante se desacelera uniformemente usando el paracaídas y el sistema de frenado y queda en reposo 5 s mas tarde. ¿determine la desaceleración del automóvil? ¿Qué distancia recorre el automóvil después de aplicar los frenos?

9. Un “go-cart” recorre la primera mitad de una pista de 100 m con una rapidez constante de 5 m/s. En la segunda mitad de la pista experimenta un problema mecánico y desacelera a 0,2 m/s2 ¿Cuánto tardó el go-cart en recorrer la distancia de 100 m?

10. Un jugador de hockey está en reposo sobre sus patines en una pista de hielo cuando un jugador contrario pasa a su lado con el “puck” moviéndose con una rapidez uniforme de 12 m/s. Después de 3 s, el primer jugador reacciona y decide alcanzar a su oponente; si se acelera uniformemente a 4 m/s2 ¿Cuánto tarda en dar alcance a su oponente? ¿Qué distancia recorre en ese tiempo? (suponga que el jugador que lleva el puck permanece en movimiento con rapidez constante)

11. Un camión viaja a una rapidez constante de 80 km/h y rebasa a un automóvil que se mueven más lentamente. En el instante en que el camión rebasa al auto, este comienza a acelerar a una razón constante de 1,2 m/s2 y rebasa al camión después de recorrer 0,5 km del camino ¿Cuál es la rapidez del auto cuando este rebasa al camión?

12. Un tren de pasajeros se mueve a una velocidad de 28 m/s cuando su técnico avizora un tren de cargas delante, en las vías. En este instante la locomotora del tren de pasajeros está a 350 m del cabús del tren de carga, el cual viaja a 6 m/s en la misma dirección que la del tren de pasajeros. La desaceleración máxima del tren de pasajeros es –0,71 m/s2. Determinar si los dos trenes chocan, si el tiempo de reacción del técnico del técnico es a) 0,4 s; b) 0,9 s. Si sucede el choque, determinar el lugar exacto del impacto en relación con el punto donde el técnico observó el tren de carga y la velocidad que llevaba cada uno.

13. En el pavimento seco un automóvil puede lograr una desaceleración máxima de 6,28 m/s2 ; en pavimento mojado, la desaceleración máxima sólo es de 3,2 m/s2 . El tiempo promedio de reacción de un conductor es de 0,75 s . Si cuando t = 0 el conductor ve un obstáculo en la carretera ¿Qué distancia habrá recorrido si antes de detenerse el vehículo si viaja a: a) 40 mph en pavimento seco b) 40 mph en pavimento mojado c) 75 mph en pavimento seco b) 75 mph en pavimento mojado (dato: 1 milla = 1,609 km)

14. Un auto de carreras alcanza una rapidez de 40 m/s. En este instante, el auto inicia una aceleración negativa uniforme por medio de un paracaídas y un sistema de frenos hasta quedar en reposo 5 s más tarde. (a) Determine la aceleración del automóvil. (b) ¿Qué distancia recorre el auto a partir del momento en que se inicia la aceleración?

15. Un camión en un camino recto parte del reposo y acelera a razón de 2 m/s2 hasta alcanzar una rapidez de 20 m/s Después, el camión viaja durante 20 s con rapidez constante hasta que se aplican los frenos para detener el camión de manera uniforme en 5 s más. (a) ¿Cuánto tiempo permanece el camión en movimiento? (b) ¿Cuál es la velocidad media del camión en el movimiento descrito?

16. Una avioneta Cessna tiene una rapidez de despegue de 120 Km./h. (a) ¿Qué aceleración constante se requiere para que se eleve después de una carrera de despegue de 240 m? (b) ¿Cuánto tiempo toma el despegue?

17. El registro de un recorrido a lo largo de un camino recto es como sigue. 1. Arranque desde una posición de reposo con aceleración constante de 2,77 m/s2 durante 15 s. 2. Velocidad constante durante los 2,05 min. siguientes. 3. Aceleración negativa constante de -9,47 m/s2 durante 4,39s. ¿Cuál fue el desplazamiento total en todo el recorrido? ¿Cuál fue la velocidad media en los segmentos 1, 2 y 3 del trayecto y en el recorrido total?

18. Un automóvil parte del reposo y viaja durante 5 s con una aceleración uniforme de + 1.5 m/s2. El conductor aplica los frenos y produce una aceleración uniforme de -2 m/s2 . Si los frenos se aplican durante 3 s, ¿con qué rapidez avanza el auto al final del periodo de frenado, y qué distancia ha recorrido?

19. Un tren de 400 m de longitud avanza en una vía recta con una rapidez de 82,4 Km./h. El maquinista aplica los frenos en una intersección, y más tarde el último vagón pasa la intersección con una rapidez de 16,4 Km./h. Suponiendo que la

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