Lista Problemas U1

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA: Lista de problemas de la unidad 1 100413 FSICA GENERAL Director: Edson Daniel Benitez Rodriguez

LISTADO DE PROBLEMAS BASE PARA RESOLVER EL PROBLEMA 1

Los siguiente problemas son una recopilacin de los problemas del libro de fsica para ciencias e ingeniera de (Serway & Jewett Jr., 2008), licencia en versin digital para la UNAD, para entrar al libro se debe entrar a la biblioteca virtual con usuario y contrasea, luego en las bases de datos, buscar en Librisite-ciencia-fsica) Tema 1: Fsica y medicin (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr. 2008)

1. Ordene las siguientes cinco cantidades de la ms grande a la ms pequea: a) 0,0045 kg, b) 34 g,

c) 6,5x106 mg, d) 8,3 x 10-7 Gg, e) 6,3 x 109 g.

TABLA DE PREFIJOS DEL S.I.

Potencia Prefijo Prefijo Potencia Prefijo Abreviatura

10-24 yocto y 103 Kilo K

10-21 zepto z 106 Mega M

10-18 atto a 109 Giga G

10-15 femto f 1012 Tera T

10-12 pico p 1015 Peta P

10-9 nano n 1018 Exa E

10-6 micro 1021 zetta Z

10-3 mili m 1024 yotta Y

10-2 centi c 10-1 deci D

2. Una importante compaa automotriz muestra un molde de su primer automvil, hecho de 9.35 kg de hierro. Para celebrar sus 100 aos en el negocio, un trabajador fundir el molde en oro a partir del original. Qu masa de oro se necesita para hacer el nuevo modelo?

3. La ley de gravitacin universal de Newton se representa por:

=

Aqu F es la magnitud de la fuerza gravitacional ejercida por un objeto pequeo sobre otro, M y m son las masas de los objetos y r es una distancia que los separa. La fuerza tiene las unidades del SI kg m/s (Newton). Cules son las unidades del SI de la constante de proporcionalidad G?

4. Suponga que su cabello crece a una proporcin de 1/32 pulgada por cada da. Encuentre la proporcin a la que crece en nanmetros por segundo. Dado que la distancia entre tomos en una molcula es del orden de 0.1 nm, su respuesta sugiere cun rpidamente se ensamblan las capas de los tomos en esta sntesis de protenas.

5. Encuentre el orden de magnitud del nmero de pelotas de tenis de mesa que entraran en una habitacin de su casa (sin estrujarse). En su solucin, establezca las cantidades que midi o estim y los valores que tom para ellas.


6. Una placa rectangular tiene una longitud de (32.4 0.2) cm y un ancho de (8.7 0.1) cm. Calcule el rea de la placa, incluida su incertidumbre.

Tema 2: Movimiento en una dimensin (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)

7. Un carro es empujado a lo largo de una pista horizontal recta. a) En cierta seccin de su movimiento, su velocidad original es vxi = +3 m/s y experimenta un cambio en velocidad de vx = +4 m/s. En esta seccin de su movimiento aumenta su velocidad o frena? Su aceleracin es positiva o negativa? b) En otra parte de su movimiento, vxi = -3 m/s y vx = +4 m/s. Experimenta aumento o disminucin neta en rapidez? Su aceleracin es positiva o negativa? c) En un tercer segmento de su movimiento, vxi = +3 m/s y vx = -4 m/s. Tiene una ganancia o prdida neta en rapidez? Su aceleracin es positiva o negativa? d) En un cuarto intervalo de tiempo, vxi = -3 m/s y vx = -4 m/s. El carro gana o pierde rapidez? Su aceleracin es positiva o negativa?, Justifique cada una de las respuestas.

8. En la figura se muestra la posicin en funcin del tiempo para cierta partcula que se mueve a lo largo del eje x. Encuentre la velocidad promedio en los siguientes intervalos de tiempo. a) 0 a 2 s, b) 0 a 4 s, c) 2 s a 4 s, d) 4 s a 7 s, e) 0 a 8 s.

Figura 1. Tomada de Fsica para Ciencias e ingeniera (Serway & Jewett Jr. 2008)

9. La posicin de una partcula que se mueve a lo largo del eje x vara con el tiempo de acuerdo con la expresin x = 3t2, donde x est en metros y t en segundos. Evale su posicin a) en t=3.00 s y

b) en 3.00 s + t. c) Evale el lmite de x/t conforme t tiende a cero para encontrar la velocidad en t =3.00 s (Utilice la definicin de derivada por lmites).

10. Una liebre y una tortuga compiten en una carrera en una ruta de 1.00 km de largo. La tortuga, paso a paso continuo y de manera estable a su mxima rapidez de 0.200 m/s se dirige hacia la lnea de meta. La liebre corre a su mxima rapidez de 8.00 m/s hacia la meta durante 0.800 km y luego se detiene para fastidiar a la tortuga. Cun cerca de la meta la liebre puede dejar que se acerque la tortuga antes de reanudar la carrera, que gana la tortuga en un final de fotografa? Suponga que ambos animales, cuando se mueven, lo hacen de manera constante a su respectiva rapidez mxima


11. Un avin jet se aproxima para aterrizar con una rapidez de 100 m/s y una aceleracin con una magnitud mxima de 5.00 m/s conforme llega al reposo. a) Desde el instante cuando el avin toca la pista, cul es el intervalo de tiempo mnimo necesario antes de que llegue al reposo? b) Este avin puede aterrizar en el aeropuerto de una pequea isla tropical donde la pista mide 0.800 km de largo? Explique su respuesta.

12. La rapidez de una bala mientras viaja por el can de un rifle hacia la abertura est dada por v = (-5.00X107) t2 + (3.00 X 105)t, donde v est en metros por segundo y t en segundos. La aceleracin de la bala justo cuando sale del can es cero. a) Determine la aceleracin y posicin de la bala como funcin del tiempo cuando la bala est en el can. b) Determine el intervalo de tiempo durante el que la bala acelera. c) Encuentre la rapidez a la que sale del can la bala. d) Cul es la longitud del can?

Subtema 3: Vectores (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)

13. Las coordenadas polares de un punto son r = 4.20 m y = 210. Cules son las coordenadas cartesianas de este punto?

14. Un avin vuela desde el campo base al lago A, a 280 km de distancia en la direccin 20.0 al noreste. Despus de soltar suministros vuela al lago B, que est a 190 km a 30.0 al noroeste del lago A. Determine grficamente la distancia y direccin desde el lago B al campo base.

15. Un vector tiene una componente x de -32.0 unidades y otra componente y de 15.0 unidades. Encuentre la magnitud y direccin de este vector.

Tema 4: Movimiento en dos dimensiones (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)

16. Un motociclista se dirige al sur a 20.0 m/s durante 3.00 min, luego da vuelta al oeste y viaja a 25.0 m/s durante 2.00 min y finalmente viaja al noroeste a 30.0 m/s durante 1.00 min. Para este viaje de 6.00 min, encuentre a) el desplazamiento vectorial total, b) la rapidez promedio y c) la velocidad promedio. Sea el eje x positivo que apunta al este.

17. Un pez que nada en un plano horizontal tiene velocidad = (. + . ) / en un punto en el ocano donde la posicin relativa a cierta roca es = (. + . ) . Despus de que el pez nada con aceleracin constante durante 20.0s, su velocidad es = (. + . ) /. a) Cules son las componentes de la aceleracin? b) Cul es la direccin de la aceleracin respecto del vector unitario ? c) Si el pez mantiene aceleracin constante, dnde est en t = 25.0 s y en qu direccin se mueve?

18. En un bar local, un cliente desliza sobre la barra un tarro de cerveza vaco para que lo vuelvan a llenar. El cantinero est momentneamente distrado y no ve el tarro, que se desliza de la barra y golpea el suelo a 1.40 m de la base de la barra. Si la altura de la barra es de 0.860 m, a) con qu velocidad el tarro dej la barra? b) Cul fue la direccin de la velocidad del tarro justo antes de golpear el suelo?

19. Desde la azotea de un edificio se lanza una piedra hacia arriba a un ngulo de 20.0o con respecto a la horizontal y con una velocidad inicial de 30.0 m/s. Si la altura del edificio es de 40.0m, a) Cunto tiempo permanece la piedra en el aire?, b) Cul es la velocidad de la piedra justa antes de impactar el suelo? y c) Dnde golpea la piedra el suelo?


20. Un tren frena mientras entra a una curva horizontal cerrada, y frena de 90.0 km/h a 50.0 km/h en los 15.0 s que tarda en cubrir la curva. El radio de la curva es de 150 m. Calcule la aceleracin en el momento en que la rapidez del tren alcanza 50.0 km/h. Suponga que contina frenando a este tiempo con la misma relacin.

21. Un automvil viaja hacia el este con una rapidez de 50.0 km/h. Gotas de lluvia caen con una rapidez

constante en vertical respecto de la Tierra. Las trazas de la lluvia en las ventanas laterales del automvil forman un ngulo de 60.0 con la vertical. Encuentre la velocidad de la lluvia en relacin con a) el automvil y b) la Tierra.

Tema 5: Leyes del movimiento (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr.

2008)

22. Un objeto de 4.00 kg se somete a una aceleracin conocida por = (. + . ) /. Encuentre la fuerza resultante que acta sobre l y la magnitud de la fuerza resultante.

23. La distancia entre dos postes de telfono es de 50.0 m. Cuando un ave de 1.00 kg se posa sobre el alambre del telfono a la mitad entre los postes, el alambre se comba 0.200 m. Dibuje un diagrama de cuerpo libre del ave. Cunta tensin produce el ave en el alambre? Ignore el peso del alambre.

24. Un automvil viaja a 50.0 mi/h en una autopista. a) Si el coeficiente de friccin esttica entre camino y llantas en un da lluvioso es 0.100, cul es la distancia mnima en la que el automvil se detendr? b) Cul es la

distancia de frenado cuando la superficie est seca y s = 0.600?

25. Se observa que un objeto de 1.00 kg tiene una aceleracin de 10.0 m/s2 en una direccin a 30.0 al noreste. La fuerza F2 que se ejerce sobre el objeto tiene una magnitud de 5.00 N y se dirige al norte. Determine la magnitud y direccin de la fuerza F1 que acta sobre el objeto.


26. Los sistemas que se muestran en la figura 3 estn en equilibrio. Si las balanzas de resorte se calibran en Newton, qu lectura indica en cada caso? Ignore las masas de las poleas y cuerdas, y suponga que las poleas y el plano inclinado en el inciso (d) no tienen friccin.



27. Un bloque de masa m = 2.00 kg se libera desde el reposo en h = 0.500 m sobre la superficie de una mesa, en lo alto de un plano inclinado de = 30.0, como se muestra en la figura 4. El plano sin friccin est fijo sobre una mesa de altura H = 2.00 m. a) Determine la aceleracin del bloque mientras se desliza por el plano. b) Cul es la velocidad del bloque cuando deja el plano? c) A qu distancia de la mesa el bloque golpear el suelo? d) Qu intervalo de tiempo transcurre entre la liberacin del bloque y su golpe en el suelo? e) La masa del bloque afecta alguno de los clculos anteriores?


28. Un objeto de masa M se mantiene en lugar mediante una fuerza aplicada F y un sistema de polea como

se muestra en la figura 5. Las poleas no tienen masa ni friccin. Encuentre a) la tensin en cada seccin

de cuerda, T1, T2, T3, T4 y T5 y b) la magnitud de F. Sugerencia: Dibuje un diagrama de cuerpo libre para

cada polea.



Subtema 5: Movimiento circular (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008))

29. En el modelo de Bohr del tomo de hidrgeno, la rapidez del electrn es aproximadamente 2.20 x 10-6 m/s. Encuentre a) la fuerza que acta sobre el electrn mientras da vueltas en una rbita circular de 0.530 x10-10 m de radio y b) la aceleracin centrpeta del electrn.

30. Un halcn vuela en un arco horizontal de 12.0 m de radio con una rapidez constante de 4.00 m/s. a) Encuentre su aceleracin centrpeta. b) El halcn contina volando a lo largo del mismo arco horizontal pero aumenta su rapidez en una proporcin de 1.20 m/s2. Encuentre la aceleracin (magnitud y direccin) bajo estas condiciones.

31. Una curva en un camino forma parte de un crculo horizontal. Cuando la rapidez de un automvil que circula por ella es de 14 m/s constante, la fuerza total sobre el conductor tiene 130 N de magnitud. Cul es la fuerza vectorial total sobre el conductor si la rapidez es 18.0 m/s?

32. Mientras dos astronautas del Apolo estaban en la superficie de la Luna, un tercer astronauta orbitaba la Luna. Suponga que la rbita es circular y 100 km arriba de la superficie de la Luna, donde la aceleracin debida a la gravedad es 1.52 m/s2. El radio de la Luna es 1.70 X 106 m. Determine a) la rapidez orbital del astronauta y b) el periodo de la rbita.

33. Un nio de 40.0 kg se mece en un columpio sostenido por dos cadenas, cada una de 3.00 m de largo. La tensin en cada cadena en el punto ms bajo es 350 N. Encuentre a) la rapidez del nio en el punto ms bajo y b) la fuerza que ejerce el asiento sobre el nio en el punto ms bajo. (Ignore la masa del asiento.)

Referencias Serway, R. A., & Jewett Jr., J. W. (2008). Fsica para ciencias e ingenieras Vol. 1 (p. 723). Recuperado de

http://unad.libricentro.com/libro.php?libroId=323#

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