Guía nº 4 de ejercicios resueltos de gravitación y resortes
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Problema nº 1
Una fuerza horizontal constante de 40 N actúa sobre un cuerpo situado sobre un plano horizontal liso. Partiendo del reposo, se observa que el cuerpo recorre 100 m en 5 s. Determinar:
a) ¿Cuál es la masa del cuerpo?
b) Si la fuerza deja de actuar al cabo de 5 s, ¿qué distancia recorrerá el cuerpo en los 5 s siguientes?
• Respuesta:
a) 5 kg;
b) 200 m
Problema nº 2
A un cuerpo de 10 kg de masa se mueve con una velocidad constante de 5 m/s sobre una superficie horizontal. El coeficiente cinético de rozamiento entre el cuerpo y la superficie es de 0,2. Determinar:
a) ¿Qué fuerza horizontal se necesita para mantener el movimiento?
b) Si se suprime la fuerza, ¿cuándo se detendrá el cuerpo?
• Respuesta:
a) 19,6 N;
b) 2,55 s
Problema nº 3
Una bala de rifle que lleva una velocidad de 360 m/s, choca contra un bloque de madera blanda y penetra con una profundidad de 0,1 m. La masa de la bala es de 1,8 g, suponiendo una fuerza de retardo constante, determinar:
a) ¿Qué tiempo tardó la bala en detenerse?
b) ¿Cuál fue la fuerza de aceleración en N?
• Respuesta:
a) 5,5·10⁻⁴ s;
b) -1.166,4 N
Problema nº 4
La masa de la Luna es, aproximadamente, 1/81 veces la de la Tierra, su radio es ¼ veces el de ésta. ¿Cuál es la aceleración de la gravedad en la superficie de la Luna?
• Respuesta: 1,95 m/s²
Problema nº 5
Un elevador de 2.000 kg de masa, sube con una aceleración de 1 m/s². ¿Cuál es la tensión del cable que lo soporta?
• Respuesta: 21.600 N
Problema nº 6
Un bloque de 8 N de peso se acelera hacia arriba mediante una cuerda cuya tensión de ruptura es de 12 N. Hállese la aceleración máxima que puede aplicarse al bloque sin que se rompa la cuerda.
• Respuesta: 24,5 m/s²
Problema nº 7
Calcular el valor de m₁ y el de m₂ para el sistema de la figura, sabiendo que suman 12 kg y que cuando se aplica una fuerza F = 30 kgf, el bloque 1 le transmite al bloque 2 una fuerza F₁₂ = 20 kgf.
• Respuesta: m₁ = 4 kg; m₂ = 8 kg
Problema nº 8
Un bulto de 20 kg de masa descansa sobre la caja de un camión. El coeficiente de rozamiento entre el bulto y el piso de la caja es de 0,1. El camión se detiene en un semáforo y luego arranca con una aceleración 2 m/s². Si el bulto se encuentra a 5 m de la culata del camión cuando éste arranca, determinar:
a) ¿Cuánto tiempo transcurrirá hasta que el bulto salga despedido por la culata del camión?
b) ¿Qué distancia recorrerá el camión en ese tiempo?
• Respuesta:
a) 3,13 s;
b) 9,8 m
Problema nº 9
Una cápsula espacial de 3.000 kg lleva 5 astronautas de promedio 80 kg promedio. Si la cápsula adquiere una aceleración de 3 m/s² cuando actúan 4 reactores, ¿cuál es la fuerza que imprime cada reactor?
• Respuesta: F = 2.550 N
Problema nº 10
Se sabe que el estiramiento del resorte y la tensión a la que está sometido son proporcionales. T = k·x; k = 500 N/m.
Si m₁ = 10 kg, m₂ = 12 kg y el estiramiento es x = 1,2 m, calcular la aceleración del sistema y la fuerza F.
• Respuesta: a = 40,2 m/s²; F = 1.100 N
Bibliografía:
"Física". Hernán Miguel y Marcelo C. Cánepa. 1983. Argentina.
Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina