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Práctico N°4: “Dinámica”
1) Calcular la masa de un cuerpo que al recibir una fuerza de 20 N adquiere una aceleración de 5 m/s2. Rta 4 kg.
2) A un cuerpo que pesa 50N y está apoyado en una mesa se le aplica una fuerza constante de 10N perpendicular a la normal. Determine su masa y qué aceleración le imprime la fuerza, si la fricción es despreciable. M=5.10 kg a = 1.96 m/seg2i.
3) Si la masa de un balde colgado de un cable es 40 kg. Determine la fuerza que ejerce sobre el cable cuando:
a) el balde está en reposo
b) Sube con una velocidad constante de 2 m/s. c) Sube, aumentando su velocidad a razón de 2 m/s2 d) Sube, disminuyendo su velocidad a razón de 2 m/s2 e) Baja, aumentando su velocidad a razón de 2 m/s2 Rta a) 392 N y b) 392 N y c) 472 N y d) 312 N y e) 312 N y.
4) Un cuerpo pesa 94 N en la superficie de la Tierra. ¿Cuál es el peso en la Tierra, expresado en kgf, y cuál es su masa expresada en kg? ¿Cuál es el peso del cuerpo en la Luna, donde la aceleración de la gravedad vale aproximadamente 1,7 m/s2? Rta. 9.59 KF y PLuna = 16.3 N.
5) Un cuerpo que pesa 300 N es empujado hacia arriba con una fuerza de 900 N. a) Esquematizar la situación dibujando las dos fuerzas en escala
b) ¿Cuánto valdrá la fuerza total sobre el cuerpo? 600 N c) ¿Con qué aceleración se moverá? 19.6 m/s2
6) Un cuerpo que pesa 50 N se apoya en un colchón de aire de modo que la fuerza de rozamiento es tan pequeña que se puede despreciar
a) Si se le aplica una fuerza de 20 N paralela a la superficie del colchón ¿se moverá? ¿O para que se mueva la fuerza debe ser mayor al peso?
b) Si es que se mueve, ¿Con qué aceleración lo hará? 3.92 m/s2
7 a) Un auto pesa 8000 N y se está moviendo hacia delante con el motor encendido. El coeficiente de fricción dinámico es 0.2.
a) ¿Cuál es la masa del auto? 816 kg
b) Si la fuerza que realiza el motor es de 6000 N ¿Cuánto valdrá la fuerza total aplicada sobre el auto? 4400 N
c) ¿Con qué aceleración se desplazará? 5.39 m/s2
d) ¿Qué fuerza debería realizar el motor para que se desplace con una aceleración de 2 m/s2? 3232 N
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7 b) Suponiendo que el auto de punto anterior acelera desde el reposo y apaga el motor cuando alcanza una velocidad de72km/h.
a) ¿El auto se seguirá moviendo hacia delante? b) ¿Con qué aceleración lo hará? -1.96 m/s2 c) ¿Cuánto demorará en detenerse? 10.2 s d) Graficar velocidades vs tiempos
e) Calcular la distancia recorrida 102 m
8) Un niño mantiene sobre su mano una pelota en equilibrio.
a) ¿Qué fuerzas actúan sobre la pelota? Identifique las reacciones correspondientes. Fmano = Peso.
b) Si ahora lanza la pelota al aire: ¿qué fuerzas actúan sobre la pelota mientras está subiendo en contacto con la mano? Fmano > Peso
c) ¿Qué fuerzas actúan sobre la pelota mientras está en el aire? Peso Realice diagrama de cuerpo libre en todos los casos.
9) Un cuerpo de masa 3 kg está sometido a la acción de dos fuerzas de 6 N y 4 N dispuestas perpendicularmente, como indica la figura 1, determinar la aceleración y su dirección. Rta: 7.21 N y a= 2.4 m/s2.
Figura 1
10) Determinar la fuerza F necesaria para mover el sistema de la figura 2, considerando nulos los rozamientos, si la aceleración adquirida por el sistema es de 5 m/s ². Rta: 160 N.
Figura 2
11) En el sistema de la figura 3, la fuerza aplicada a la cuerda AB es de 40 N y el cuerpo pesa 50 N. Despreciando el rozamiento determine:
a) El módulo de la Fuerza normal N=26 N
b) El módulo de la aceleración a= 6.27 m/s2 B
A
σ=37° Masa
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12)
a)
C
alcular para el sistema de la figura 4 su aceleración y la tensión en la cuerda si:m1 = 12 kg, m2 = 8 kg y α = 30°. (Considere una polea ideal y T1=T2) Rta: T=23.5 N a=1.96 m/s2
Figura 4
b) Calcular α para que el sistema tenga una aceleración de 3 m/s ². α=49.9°.
13) Las masas A, B, C, de la figura 5 deslizan sobre una superficie horizontal debido a la fuerza aplicada F = 10 N. Calcular la fuerza que A ejerce sobre B y la fuerza que B ejerce sobre C. Las masas son m A =10 kg, m B = 7 kg y m C = 5 kg. FAB=5.45N y FBC=2.27N.
Figura 5
14) Un bloque descansa sobre un plano inclinado que forma un ángulo α con la horizontal. El coeficiente de rozamiento cinético es de 0,5 y el estático de 0,75. Calcular:
a) El valor de α para que el bloque comience a deslizarse. Rta: 36°
b) La aceleración cuando el bloque comenzó a deslizarse. Rta: a=1.75 m/s2.
c) El tiempo necesario para que el bloque se deslice 6 m por el plano inclinado. T=2.6 s
15) ¿Cómo se puede reducir el rozamiento? Indicar en que caso el rozamiento ayuda o provoca inconvenientes:
a) Al caminar.
b) En los mecanismos de un motor. c) En los frenos de una bicicleta.
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17) El bloque A de la Figura 6 pesa 1,5 N y el B, 15 N. El coeficiente de rozamiento entre B y la superficie horizontal es 0.1.
a) ¿Cuál es el peso del bloque C, si la aceleración de B es de 1,2 m/seg2 hacia la derecha? P= 5.7 Kg
b) ¿Cuál es la tensión en cada cuerda una vez que B ha alcanzado la aceleración dicha? T1 = 1.68 N y T2 = 5.02 N.
B
A C Figura 6
18) Una bolsa de cemento de 325 Newton de peso cuelga de 3 alambres como muestra la
figura 7. Dos de los alambres forman ángulos θ1 = 60° θ2 = 25° con la horizontal. Si el sistema está en equilibrio encuentre las tensiones T1 , T2 y T3. Rta T1=295 N, T2=163N y T3=325N.
Figura 7
19) Un bloque de 5 kg se encuentra sobre un plano inclinado 30° y está unido a un muelle de constante 5 N/cm estirado 6 cm. El coeficiente de rozamiento entre bloque y plano vale 0,1. Determina la aceleración del bloque al dejarlo en libertad. Rta: 4.05 m/s2.
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Complementarios
1) Dos pesos de 25.0 N cuelgan de los extremos opuestos de una cuerda que pasa por una polea ligera sin fricción. La polea está sujeta a una cadena fijada en el techo. a) ¿Qué tensión hay en la cuerda? b) ¿Qué tensión hay en la cadena? Rta: a) 25N b) 50N
2) Un arqueólogo audaz cruza, mano sobre mano, de un risco a otro colgado de una cuerda estirada entre los riscos. Se detiene a la mitad para descansar (Figura 9). La cuerda se romperá si su tensión excede 2.50 * 104 N, y la masa de nuestro héroe es de 90.0 kg. a) Si el ángulo es 10.0°, calcule la tensión en la cuerda. b) ¿Qué valor mínimo puede tener el ángulo sin que se rompa la cuerda?
Figura 9
3) Calcule la tensión en cada cordón de la figura 10 si el peso del objeto suspendido es w. Rta: A=0.732w; B=0.897w y C=w.
4) Un empleado de bodega empuja una caja de 11.2 kg de masa sobre una superficie horizontal con rapidez constante de 3.50 m/s. El coeficiente de fricción cinética entre la caja y la superficie es de 0.20. a) ¿Qué fuerza horizontal debe aplicar el trabajador para mantener el movimiento? b) Si se elimina esta fuerza, ¿qué distancia se deslizaría la caja antes de parar?
