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Universidad del Cauca
TALLER DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO Y ANGULAR y CONSERVACION de Enegia
Departamento de Física
1. Un el péndulo cónico, formado por una masa m en movimiento en trayectoria circular en un plano
horizontal, d, durante el movimiento, el alambre de soporte de longitud l se mantiene a un ángulo
constante θ con la vertical. Demostrar que la magnitud de la cantidad de movimiento angular de la pesa
alrededor del centro del circulo es:
2. Una particula de masa m se mueve en un circulo de radio R a una
rapidez constante v. Si el movimiento se inicia en el punto Q en el
tiempo t=0 [s], determine la cantidad de movimiento angular de la
particula alrededor del punto P como función del tiempo. (Rta/
])
3. Una particula de masa m es disparada con una velocidad inicial vi
que forma un angulo θ con la horizontal. La particula se mueve en
el campo gravitacional de la tierra. Encontrar la cantidad de movimiento angular de la particula
alrededor del origen cuando esta se encuentra en el punto mas alto de su trayectoria y al punto de
golpear el suelo.
4. Una particula de masa 0.4 [kg] esta unida a la marca de 100 [cm] de una regla graduada de masa 0.1 [kg].
La regla graduada gira en una mesa horizontal sin fricción, con una rapidez angular de 4 [rad/s]. Calcular
la cantidad de movimiento angular del sistema cuando la regla hace pivote alrededor de un eje (a)
perpendicular a la mesa por una marca de 50 [cm], (b) perpendicular a la mesa por una marca de 0 [cm].
(rta/ 0.433 kg.m2/s, 1.73 kg.m2/s)
5. Una estación espacial en forma de rueda gigante de radio 100 m y momento de inercia 5x10 8 [kg m2],
donde vive una tripulación de 150 personas en el borde, y la rotación de esta plataforma hace que la
tripulación experimente una aceleración aparente de caída libre g. cuando 100 personas van al centro de
la estación a una reunión, cambia la rapidez angular. Que aceleración aparente en caída libre
experimentan los tripulantes que se quedan en el borde. (masa de cada persona 65 kg) (rta/12.3 m/s2)
6. Dos niños de 25 kg de masa cada uno están situados en el borde de un disco de 2.6 m de diámetro y 10
kg de masa. El disco gira a razón de 5 rpm respecto del eje perpendicular al disco y que pasa por su
centro. ¿Cuál será la velocidad angular del conjunto si cada niño se desplaza 60 cm hacia el centro del
disco?. Calcular la variación de energía cinética de rotación del sistema, y explica la causa del incremento
de energía.
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7. Un obrero empuja horizontalmente una caja de 30 kg una distancia de 4.5 m, en un piso plano con
velocidad constante. El coeficiente de fricción cinético entre el piso y la caja es de 0.25. (a) Que
magnitud de fuerza debe aplicar el obrero, (b) cuanto trabajo efectúa dicha fuerza sobre la caja. (rta/ 74
N, 333 J)
8. Dos bloques conectados por una cuerda ligera que pasa por una polea sin masa y sin fricción. Al viajar a
rapidez constante el bloque de 20 N, se mueve 75 cm a la derecha sobre una superficie plana y el bloque
de 12 N se mueve dicha cantidad hacia abajo. Durante este proceso, cuanto trabajo efectúa (a) sobre el
bloque de 12 N, la gravedad, (b) obtenga el trabajo total efectuado sobre cada bloque. (rta/ 9 J, 0 J)
9. Un trineo con una masa de 8 kg se mueve en línea recta sobre la superficie horizontal sin fricción. El
cierto punto, su rapidez es 4 m/s; 2.5 [m] mas adelante, su rapidez es 6 m/s. use el teorema de trabajo y
energía para determinar la fuerza que actúa sobre el trineo, suponiendo que tal fuerza es constante y
actúa en la dirección del movimiento del trineo. (rta/ 32 N)
10. Cuando el motor de 75 [kW] (100 hp)esta desarrollando su potencia máxima, un pequeño avión
monomotor con masa de 700 kg gana altitud a razón de 2.5 m/s. Que fracción de potencia del motor se
esta invirtiendo en hacer que el avión ascienda (el resto se usa para vencer al resistencia al aire o se
pierde por ineficiencia en la hélice y motor) (rta/ 0.23)
11. Un bloque de 5 kg se mueve con v0=6 m/s en una superficie horizontal sin fricción hacia un resorte con
constante k= 500 N/m que está unido a la pared. El resorte tiene una masa despreciable . (a) calcule la
distancia máxima que se comprime el resorte, (b) si dicha distancia no debe ser mayor que 0.150 m, que
valor máximo puede tener v0. (rta/0.6 m, 1.50 m/s)
12. Un hombre y su bicicleta tienen una masa combinada de 80 kg. Al llegar a la base de un puente, el
hombre viaja a 5 m/s. la altura vertical del puente que debe subir es de 5.20 m, y la rapidez en la cima
disminuyo a 1.5 m/s. ignorar la fricción y cualquier ineficiencia de la bicicleta. (a) que trabajo total se
efectúa sobre el hombre y su bicicleta al subir de la base a la cima del puente, (b) cuanto trabajo realizo
el hombre con la fuerza que aplico a los pedales. (rta/-910 J, 3170 J)
13. Un nadador de 72 kg salta a la vieja piscina dede un trampolín que esta a 3.25 m sobre el agua. Use la
conservación de la energía para obtener la rapidez su rapidez justo al momento de llegar al agua (a) si
tan solo se tapa la nariz y se deja caer, (b) si se lanza hacia arriba a 2.5 m/s y (c) si se lanza hacia abajo a
2.5 m/s. (rta/ 7.98 m/s, 8.36 m/s, 8.36 m/s)
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14. Un queso de 1.2 kg se coloca en un resorte vertical con masa despreciable y de constante k= 1800 N/m
que esta comprimido 15 cm. Cuando se suelta el resorte, ¿Qué altura alcanza el queso sobre su posición
original? (rta/ 1.72 m)
15. Dos objetos están conectados por una cuerda ligera que pasa sobre una
polea ligera sin fricción (ver figura). El objeto de masa 5 kg se suelta
desde el reposo. A) Determine la rapidez del objeto de 3 kg justo cuando
cuerpo de 5 kg llega al suelo. B) determine la altura máxima a la que
sube el cuerpo de 3 kg. (rta/4.43 m/s, 5 m) Emplee la conservación de la
energía.
el
16. Un bloque de masa 0.5 kg es empujado contra un resorte horizontal de
masa despreciable, hasta que el resorte es
comprimido una distancia x. la constante de fuerza
del resorte es 450 N/m. Cuando se suelta, el bloque
se desplaza a lo alrgo de una superficie horizontal sin
fricción al punto B, la parte mas baja de una via
circular vertical de radio R= 1 m, y continua subiendo
por la via. La rapidez del bloque en la parte mas baja
es vB=12 m/s, y este experimenta una fuerza de
fricción promedio de 7 N, mientras se desliza hacia
arriba por la via. (a) cual es x. (b) que rapidez podría tener el bloque en la parte superior o mas alta de la
via, (c) el bloque llega a la parte mas alta, o cae antes de llegar a este punto?. (rta/ 0.4 m, 4.10 m/s)