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Física I para Profesorado de Física
I.P.A
2012
PRÁCTICO Nº 5
Ejercicio 1
1 Una pelota lanzada verticalmente hacia arriba tiene velocidad cero en su punto más alto. ¿Está en
equilibrio ahí? ¿Por qué sí o por qué no?
Ejercicio 2
Tres fuerzas que actúan sobre un cuerpo están dadas por
= (-2,00 +2,00 ) N ,
= (5,00 -3,00 ) N
2
y
= (-45,00 ) N. El cuerpo experimenta una aceleración de 3,75 m/s .
a) ¿Cuál es la dirección y sentido de la aceleración?
b) ¿Cuál es la masa del objeto?
c) Si el cuerpo está inicialmente en reposo, ¿cuál es el módulo de la velocidad a los 10,0 s?
d) ¿Cuáles son las componentes de la velocidad del cuerpo a los 10,0 segundos?
Ejercicio 3
Antes de comenzar una tarea, un obrero decide planificar cuidadosamente
su trabajo de forma de realizar el menor esfuerzo posible.
Para ello contrata estudiantes del primer año de profesorado en física y les
encarga una simulación teórica basada en algún modelo de fuerza de
rozamiento,
para decidir cual es el ángulo más efectivo para ejercer una fuerza.
La tarea a realizar se ilustra en la figura. El obrero debe arrastrar una caja
sobre un
piso horizontal. El estudio requiere que se calcule el ángulo θ 1 para el cual, la fuerza
F necesaria para comenzar a mover la caja es mínima.
Una vez que la caja comenzó a moverse, se debe calcular el ángulo θ2 para el cual, la fuerza F produce la
máxima aceleración.
Ejercicio 4
Un camión de 2,5103 kg transporta una caja de huevos de
2,5101 kg. Durante la aceleración, el pavimento ejerce
sobre el camión una fuerza F=2,9103N. El coeficiente de
rozamiento estático entre el piso del camión y la caja de
huevos es 0,10 y el dinámico es 0,085.
(a) Halle la fuerza de rozamiento máxima que el piso del
camión puede ejercer sobre la caja y verifique que la
caja deslizará durante la aceleración.
(b) ¿en cuánto tiempo la caja llegaría a la parte trasera del
camión suponiendo que la aceleración se mantenga
constante durante todo el tiempo? Las condiciones iniciales se muestran en el dibujo.
(c) Halle el coeficiente de rozamiento estático mínimo para que la caja no deslice al aplicarse sobre el camión la
fuerza F.
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Ejercicio 5
A
Un carrito de supermercado es acelerado por un cliente. Una caja A se cae del carro por su
parte delantera. Si suponemos que el coeficiente de fricción estática entre la caja y el carro es
μe,
a) ¿cuál debe ser la aceleración del carrito para que la caja continúe adherida (ver figura) y no se caiga al
suelo?
b) Si el carro está lleno, estime la fuerza que el cliente debe hacer sobre el carro para que la caja no caiga.
Ejercicio 6
Se quiere sacar bloques de granito de una cantera por un plano
inclinado 20º respecto al plano horizontal. Para ello se utiliza un carro,
una cuerda, la polea y un balde con escombro como se indica en la
figura.
La masa del carro y bloques de granito es de unos 400 Kg. Haga las
suposiciones necesarias sobre la polea y la cuerda y estime cuál debería
ser la masa del balde con escombro en cada uno de los siguientes casos:
a) el carro asciende con una aceleración a=0,40 m/s2
b) el carro asciende con velocidad constante.
Ejercicio 7
Una mujer tiene una masa de 65 kg y está parada en el interior de un ascensor sobre una báscula de baño,
calibrada en newton. Calcule la lectura de la báscula en cada uno de los casos siguientes, y explique, en
términos de las fuerzas que actúan sobre la báscula, por qué da esas lecturas ¿Qué fuerza marca la báscula?:
a) el ascensor está en reposo respecto al edificio.
b) el ascensor acelera hacia arriba a 2,0 m/s2
c) el ascensor acelera hacia abajo a 2,0 m/s2
d) el ascensor desciende con velocidad constante
e) el ascensor cae libremente al romperse su cable
Ejercicio 8
Ejemplo de fuerza central. Un disco de masa m sobre una mesa horizontal
sin fricción, está atado a un cilindro colgante de masa M por medio de un
cordón que pasa por un orificio de la mesa (figura). Suponga que el hilo es
inextensible y sin masa.
a) Halle la velocidad con que debe moverse el disco en un círculo de
radio r para que el cilindro permanezca en reposo.
b) Verifique que la expresión obtenida es correcta dimensionalmente.
R. Cap. 5 Ejercicio 39
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Ejercicio 9
Un pequeñísimo cubo de masa m se halla en el interior de un embudo (figura) que
gira alrededor de un eje vertical a una frecuencia constante de v revoluciones por
segundo. La pared del embudo forma un ángulo  con la horizontal. El coeficiente
de fricción estática entre el cubo y el embudo es s y el centro del cubo está a una
distancia r del eje de rotación. Halle:
a) valor máximo de la frecuencia, para que el cubo se mantenga en reposo respecto
al embudo.
b) valor mínimo de la frecuencia, para que el cubo se mantenga en reposo respecto
al embudo. Verifique que la expresión hallada sea correcta dimensionalmente.
c) Hallar los valores numéricos de la frecuencia máxima y mínima en Hz si: m =
10,0 g;  = 50,0º; r = 4,50 cm y s = 0,250. R.
Problema 10
Un bloque de masa m1 está sujeto a una cuerda de longitud L1
fija por un extremo. El bloque se mueve en un círculo horizontal
sobre una mesa sin rozamiento. Un segundo bloque de masa m2
se une al primero mediante una cuerda de longitud L2 y se mueve
también en un círculo, como indica la figura. Suponiendo que las
cuerdas tienen una masa muy pequeña comparada con la de los
bloques, determine la tensión en cada una si el período del
movimiento es T. Verifique las dimensiones.: Cap 5 Prob. 81
Ejercicio 11
Imagine la siguiente situación: Una persona está
a
dentro de una habitación. La habitación e se encuentra
en el espacio exterior, muy lejos de cualquier
interacción. Una nave extraterrestre tira de la
habitación con una fuerza tal que le provoca una
aceleración a (ver dibujo). En determinado momento la persona suelta una manzana.
(a) Describa el movimiento de la manzana desde un referencial fijo a la habitación (esto es lo que vería la
persona).
(b) Describa el movimiento en un referencial fijo a las estrellas lejanas.
(c) ¿Qué podría afirmarse si toda una civilización viviera, por cientos de generaciones, dentro de una
habitación como la descrita y la nave extraterrestre acelera a 9,8m/s2 respecto a las estrellas lejanas?
Suponga que la habitación tiene una dimensión enorme comparada con la talla de los habitantes.
Ejercicio 12
Un pasajero viaja en un ómnibus interdepartamental. En determinado momento observa que un pequeño objeto
pesado, cuelga del portaequipajes unido por un cordón. Cada vez que el ómnibus frena el cordón se aparta de la
vertical más o menos el mismo ángulo, aproximadamente entre 7º y 10º. Estime la aceleración del ómnibus al
frenar.
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Ejercicio 13 (PARA ENTREGAR)
Los satélites artificiales de comunicaciones son un medio para transmitir señales en zonas amplias o poco
desarrolladas, ya que pueden utilizarse como enormes antenas suspendidas del cielo. Existe una altura para la
cual el periodo orbital del satélite coincide exactamente
con
el de rotación de la Tierra. La órbita correspondiente se
conoce como el cinturón de Clarke, ya que fue el
famoso escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke el
primero en sugerir esta idea en el año 1945. Vistos
desde la Tierra, los satélites que giran en esta órbita
parecen estar inmóviles en el cielo, por lo que se les
llama satélites geoestacionarios. Esto tiene dos ventajas
importantes para las comunicaciones: permite el uso de
antenas fijas, pues su orientación no cambia y asegura el
contacto permanente con el satélite.
a) ¿el satélite geoestacionario, puede girar en cualquier plano con relación a la Tierra? Explique
b) Utilizando las leyes de Newton y la ley de gravitación universal determine a qué distancia del centro de la
tierra se encuentran los satélites geoestacionarios.
c) ¿Todos los satélites se encuentran a la misma distancia independientemente de su masa?
d) Compare la distancia hallada con el radio de la Tierra y en caso de ser posible haga un esquema a escala.
e) En “Las doce pruebas de Asterix”, Obelix debe vencer a Kermés el Persa en el lanzamiento de jabalina.
Kermés es “…el más prodigioso lanzador de jabalina que ha habido en el mundo…” . La jabalina lanzada por
Kermés cae junto a la carpa de un indio norteamericano. La jabalina lanzada por Obelix da la vuelta al mundo y
llega nuevamente donde se encuentran los competidores pero por detrás.
¿A que velocidad lanzó Obelix su jabalina?
R: Resnick Halliday Krane Física Volumen 1 Cecsa. 5ª Edición
S : Raymond A Serway Física para ciencias e ingenierías Volumen I Sexta edición Ed Thomson
*Instituto de Física Facultad de Ciencias UDELAR. http://fisica1.fisica.edu.uy
T: Tipler-Mosca Física para la Ciencia y la Tecnología 6ª ed.
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