Problemas Fisica

1. Un niño en un bote lanza horizontalmente un paquete de 6.40 kg con una rapidez de 10 m/s. Calcule la velocidad del bote inmediatamente después, si se supone que inicialmente está en reposo. La masa del niño es de 26 kg y la del bote es de 45 kg. Ignore la resistencia del agua.

Pinicial = Pfinal → (mA + mB)v = mA V’A + mB V’B

V’A = -- mB V'BmA = -6.4kg(10ms)(26kg+45kg) = −0.901 m/s2. Un jugador de fútbol americano de 95 kg que corre a 4.1 m/s aprovechando un hueco en la línea para hacer una anotación, es derribado desde atrás por un esquinero de 85 kg que corre a 5.5 m/s en la misma dirección. ¿Cuál es la rapidez de los jugadores inmediatamente después de la tacleada?

Pinicial = Pfinal → mAVA + mBVB = (mA + mB)V’

V’ = mAVA + mBVB mA + mB = 95kg4.1ms + 85kg(5.5ms)95kg + 85 kg = 4.8 m/s

3. Una bala de 23 kg, que viaja a 230 m/s, penetra en un bloque de madera de 2 kg y emerge limpiamente a 170 m/s. Si el bloque está estacionario sobre una superficie sin fricción cuando es golpeado, ¿cuál es su rapidez después de que emerge la bala?

Pesoinicial = Pesofinal → mAVA + mBVB = mAV’A + mBV’B

V’B = mA (VA - V'A)mB

0.023 kg(230ms- 170ms)2 kg = 0.69m/s

4. Un martillo de 12 kg golpea un clavo a una velocidad de 8.5 m/s y llega al reposo en un intervalo de tiempo de 8 ms.
a) ¿Cuál es el impulso que se dio al clavo?
b) ¿Cuál es la fuerza promedio que actúa sobre el clavo?
El impulso del clavo:
∆pclavo = -∆pmartillo = mVi − mVf = (12 kg) (8.5m/s) – 0 = 102 kg ∙ m/s
La fuerza promedio que actúa sobre el clavo
Fprom = ∆p∆t = 102kg∙m/s8 ×10-3 s = 1.3 x 104 N
5. La fuerza que actúa sobre una bola de tenis (masa = 0.060 kg) apunta en la dirección +x y está dada por la gráfica como función del tiempo. Use métodos gráficos para estimar:
a) El impulso total dado a la bola
b) La velocidad de la bola después de ser golpeada, suponiendo que se trata de un servicio y que la bola está casi en reposo inicialmente.

Elimpulso dado a la bola es el área bajo la gráfica F vs t
∆p =12250 N0.01 s= 1.25 N∙s

La velocidad puede ser encontrada en el momento del cambio.
∆p=m∆V=m (Vf- Vi)
Vf= Vi+ ∆pm=0+ 1.25 N∙s6 × 10-2 kg
….. = 21 m/s

6. Una bola de tenis de 0.060 kg, que se mueve con una rapidez de 2.5 m/s, choca de manera frontal con una bola de 0.090 kg que inicialmente se movía alejándose de ella conuna rapidez de 1.15 m/s. Si se supone una colisión perfectamente elástica, ¿cuál será la rapidez y dirección de cada bola después de la colisión?

VA – VB = − (V’A – V’B) → V’B = 1.35 m/s + V’A

Sustituyendo la relación

mAVA + mBVB = mAV’A + mBV’B

mAVA + mBVB = mAV’A + mB (1.35 m/s + V’A)

V'A= mAVA+ mB(VB- 1.35ms) mA+ mB

0.06 kg2.5ms+ 0.09 kg(1.15ms- 1.35ms)0.15 kg = 0.88 m/sV’B = 1.35 m/s + V’A = 2.23 m/s

7. Un automóvil deportivo de 920 kg choca con la parte trasera de una camioneta de 2300 kg detenida en un alto del semáforo. Las defensas de los vehículos se enganchan, los frenos se bloquean y los dos autos derrapan hacia adelante 2.8 m antes de detenerse. El oficial de policía, que sabe que el coeficiente de fricción cinética entre las llantas y el camino esde 0.8, calcule la rapidez del automóvil deportivo en el impacto. ¿cuál fue dicha rapidez?

V’A = V’B

Pinicial = Pfinal → mAVA + 0 = (mA + mB) V’A → VA = mA+ mBmA V’A

La energía cinetica delos carros inmediatamente después de la colisión fue perdida por el trabajo hechopor la fricción. El trabajo de la fricción también se puede calcular por la definición de trabajo.

W = (ECinicial –ECfinal)después de la colisión = 0 − ½ (mA + mB)VA'2

W = F∆xcos180º = −µk (mA + mB) g Δx

12mA+ mBVA'2 = − µk (mA + mB) g Δx → V’A = 2μkg∆x

VA = mA+ mBmA V’A = mA+ mBmA 2μkg∆x

920 kg+2300 kg920 kg 2 0.89.8ms2(2.8 m) = 23.191 m/s ≈ 23 m/s

8. El CM de un automóvil vacío de 1050 kg está a 2.5 m detrás del frente del automóvil. ¿A qué distancia del frente del automóvil estará...