Leyes de newton y dinamica circular

Universidad de Oriente. Núcleo Monagas. Departamento de Ciencias – Sección de Física.

Prof. Placencio Deivis

Física I

Guía N0 4 Dinámica.

I Parte Razonamiento

1. Un cuerpo no experimenta aceleración, podemos decir que sobre él se ejerce una sola fuerza. Razone su respuesta.
2. Si una mosca choca con el parabrisas de un autobús que se mueve con rapidez ¿Cuál objeto experimenta mayor aceleración? ¿Por qué?
3. Una caja está localizada en el centro de la plataforma de un camión que acelera al este, y la caja se mueve con él, sin deslizarse en absoluto. ¿Cuál es la dirección de la fuerza de fricción que ejerce la plataforma sobre la caja?  
4. Si un auto se desplaza hacia el oeste con una rapidez constante de 20 m/s, ¿Cuál es la fuerza resultante que actúa sobre él?

II Parte Aplicaciones

1. Una caja de 35,7Kg tiene una aceleración a = (3,5i – 2,8j) m/s2. Hallar la magnitud de la fuerza y la dirección.

1. La distancia entre dos postes de teléfono es 45 metros. Un pájaro de 1 kg se posa sobre cable telefónico a la mitad entre los postes de modo que la línea se pandea 0,18 metros. ¿Cuál es la tensión en el cable? (Ignore el peso del cable).

1. Calcular la tensión en cada cuerda si ellas forman 450 y 300 con la superficie horizontal del techo, y la masa del cuerpo suspendido es 200 Kg.

1. Un bloque de masa 100kg está colocado sobre un plano inclinado de 300 y conectado a través una cuerda que pasa por una pequeña polea sin rozamiento a un segundo bloque de peso P. El coeficiente cinético 0,3. a) Calcular el peso P para el cual el bloque de 100kg se eleva por el plano a velocidad constante. b) Halle el peso para el cual se mueve hacia abajo a velocidad constante.

[pic 1]

1. Un bloque de masa m = 2 kg se suelta del reposo a una altura h = 0,5 metros de la superficie de la mesa, en la parte superior de una pendiente con un ángulo θ = 30° como se ilustra en la figura. La pendiente esta fija sobre una mesa de H = 2 metros y la pendiente no presenta fricción. (a) Determine la aceleración del bloque cuando se desliza hacia debajo de la pendiente. (b) Cuál es la velocidad del bloque cuando deja la pendiente. (c) A qué distancia R de la mesa, el bloque golpeara el suelo. (Resp: a = 4,9 m/s2  VY = 1,565 m/s. VX= 2,71 m/s. R = 1,713m)

[pic 2]

1. Tres bloques están en contacto entre si sobre una superficie horizontal sin fricción, una fuerza horizontal F es aplicada a m1. Si m1 = 2 kg m2 = 3 kg m3 = 4 kg y F = 18 N. (a) La aceleración de los bloques, (b) La fuerza resultante sobre cada bloque. (c) Las magnitudes de las fuerzas de contacto entre los bloques. (Resp: a = 2,00 m/s2   F1 =  4 N   F2 = 6 N    F3 = 8 N)

[pic 3]

1. Dos bloques de 3,5 kg. y 8 Kg. de masa se conectan por medio de una cuerda sin masa que pasa por una polea sin fricción.  Las pendientes son sin fricción: Encuentre: (a) La magnitud de la aceleración de cada bloque? (b) La tensión en la cuerda? (Resp: a = 2,25 m/s2   T = 27,87 N)
2. Sobre una mesa se encuentran tres bloques conectado uno a continuación del otro Ma=2kg, Mb=4kg y Mc= 6kg a  los que se aplica una fuerza horizontal F = 60 N. Considerando que no existe rozamiento, calcular: a) aceleración del conjunto, b) tensión de la cuerda B? c) tensión de la cuerda A?

1. Si entre los bloques y la superficie del problema anterior existe un coeficiente de rozamiento de 0,25. Calcular: a) aceleración del sistema, b) tensión de la cuerda B? c) tensión de la cuerda A?

1. Un cuerpo de masa m = 1kg. se empuja mediante una fuerza horizontal F= 15 N, desde el pie de un plano inclinado áspero que forma un ángulo de 370 con la horizontal y cuyo coeficiente de roce cinético es 0,2. Si La fuerza F solo actúa durante 3 s, determine: a) La distancia que alcanza a subir por el plano, b) El tiempo que demora en volver al punto de partida?[pic 4]

1. En el diagrama que se muestra a continuación, calcular la tensión de las cuerdas sabiendo que el sistema se encuentra en equilibrio y la masa es de 15kg.[pic 5]

1. Una masa M se mantiene fija mediante una fuerza aplicada F y un sistema de poleas, Las poleas tienen masa y fricción despreciables. Encuentre: a) La tensión en cada sección de la cuerda T1, T2, T3, T4 y T5 (Resp: T5= M g    T1 = M g   T4 = 2 M g   T2 = (1/2) T5  y T3 = (1/2) T5)

[pic 6]

1. Un bloque de masa 0.2 kg inicia su movimiento hacia arriba, sobre un plano de 30º de inclinación, con una velocidad inicial de 12 m/s. Si el coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano es 0.16. Determinar: (a) la longitud x que recorre el bloque a lo largo del plano hasta que se para (b) la velocidad v que tendrá el bloque al regresar a la base del plano.

[pic 7]

1. Tres objetos están conectados sobre una mesa. La mesa tiene un coeficiente de fricción de deslizamiento 0,35. Las tres masas son de 4 kg, 1 kg y 2 kg y las poleas son sin fricción. (a). Determine la aceleración de cada bloque y sus direcciones. (b) Determine las tensiones en las dos cuerdas. (Resp: a = 2,31 m/s2   T1 = 29,96 N   T2 = 24,22 N)[pic 8]

1. ¿Qué fuerza horizontal debe aplicarse al carro que se ilustra en la figura con el propósito de que los bloques permanezcan estacionarios respecto del carro? Suponga que todas las superficies, las ruedas y la polea son sin fricción (sugerencia: Observe que la fuerza ejercida por la cuerda acelera a m1)

Resp:             [pic 11][pic 9][pic 10]

1. Una cuerda ligera puede soportar una carga estacionaria colgada de 25 kg. Antes de romperse.  Una masa de 3 kg unida a la cuerda gira en una mesa horizontal sin fricción en un círculo de 0,8 metros de radio. ¿Cuál es el rango de rapidez que puede adquirir la masa antes de romper la cuerda? La cuerda se rompe cuando se le cuelgue una masa de 25 kg. Entonces podemos calcular la máxima tensión que soporta la cuerda antes de romperse. (Resp: [pic 12]

1. Los automóviles pueden tomar las curvas de una carretera con una rapidez mucho mayor si la carretera está inclinada, o peraltada, y no horizontal. a) Una carretera da vuelta en un círculo de radio R = 1,0 km, y tiene θ = 5,0º de ángulo de peralte. ¿Qué rapidez v1 debe tener el vehículo para que no haya fricción, perpendicular al movimiento, entre los neumáticos y pavimento? b) Si el coeficiente de fricción estática entre los neumáticos y pavimento es  µs = 0,40, ¿cuál es la rapidez máxima, vmáx, con la que el automóvil puede correr en la curva? ¿Cómo se compara con la rapidez máxima en una carretera horizontal? c) ¿Qué sucede si la rapidez del automóvil es menor que v1? ¿Bajo qué condiciones hay una rapidez mínima con la que debe circular por la curva?[pic 13]

1. Un ingeniero desea diseñar una rampa de salida curva para un camino de peaje de manera tal que un auto no tenga que depender de la fricción para librar la curva sin patinar. Suponga que un auto ordinario recorre la curva con una velocidad de 13,4 m/s y el radio de la curva es 50 metros. Con que ángulo debe peraltarse la curva?

1. Considere los dos bloques de masas m1 = 10,0kg  y  m2 = 100 kg mostrados en las tres figuras, sometidos a  una   fuerza     F = 450 N. Los coeficientes de fricción valen: µs = 0,350 (estático entre el piso y los bloques), µk = 0,300 (cinético entre el piso y los bloques), µsB = 0,550 (estático entre los bloques), y  µkB = 0,450 (cinético entre los bloques).  Realice los diagramas de cuerpo libre para cada uno de los bloques en cada una de las tres configuraciones.[pic 14][pic 15]

a) Para la configuración mostrada en la figura superior, hallar la fuerza de contacto y la aceleración de los bloques.

b) Para la configuración mostrada en la parte inferior, verificar que los bloques no resbalan entre sí y calcular la aceleración de los mismos.

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