1 Fsica I Gua de estudio para el examen extraordinario Julio 2011 2 BLOQUE I Introduccin a la fsica Conceptos bsicos INSTRUCCIONES. Resolver el siguiente crucigrama. HorizontalesVerticales 1.Escompararunamagnitudconotradelamisma especie. 2.Esunconjuntodeconocimientosrazonadosy sistematizados opuestos al conocimiento vulgar. 3.Cienciaqueseencargadeestudiarlosfenmenos naturalesenloscualesnoexistencambiosenla composicin de la materia. 4.Ramadelafsicaclsicaqueestudialosfenmenos relacionados con la luz. 5.Es utilizado por las ciencias factuales. 6.Todo aquello que puede ser medido. 7.Esaquellaquequedaperfectamentedefinidacon sloindicarsucantidadexpresadaennmerosyla unidad de medida. 1.Ramadelafsicaclsicaqueestudialosfenmenos relacionados con el movimiento. 2.Es una idea o conjetura para explicar por qu o cmo se produce determinado hecho o fenmeno. 3.Estudia los fenmenos relacionados conlos lquidos. 4.Se encarga de estudiar hechos. 5.Estas magnitudesnecesitan la direccin y sentido en que actan. 6.Resultandemultiplicarodividirlasmagnitudes fundamentales. 7.Eslarepresentacingrficadeunamagnitud vectorial. 1. 1. 2. 5.

4.

6. 2.

3.

4. 5.

3.

6.

7.

7. 3 Problemas resueltos del Bloque I 1.Transformar 1.5kma m. Solucin. Considerando la tabla de los factores de conversin tenemos que:1 1000 km m =

En seguida trabajaremos la regla de tres. 1 10001.5km mkm X== ( )( ) ( )( ) 1 1000 1.5 km X m km =Despejando la incgnita obtenemos el resultado. ( )( ) 1000 1.511500m kmXkmX m== Por lo tanto:1.5km es equivalente a1500m. 2.Transformar 10kmhamih. Solucin. De la tabla de factores de conversin obtenemos la siguiente equivalencia:1 1.609mi kmh h=. Lo cual nos permite trabajar la regla de tres. 1 1.60910mi kmh hkmXh== ( )( ) ( )( ) 1 10 1.609

mi km kmXh h h= Despejando la incgnita obtenemos: ( )( )1 1010 6.211.609 1.609mi kmh hmi miXh hkmh= = = Por lo que: 10kmh es equivalente a 6.21mih. 3.Transformar 34ma3cm . Solucin. Delos factores de conversin tenemos la siguiente equivalencia: 3 3 6 31 1000000 1 10 m cm cm = = La cual nos permite trabajar con la regla de tres. 3 6 331 1 104m cmm X= = ( )( ) ( )( )3 6 3 31 1 10 4 m X cm m = Despus despejaremos la incgnita. ( )( )6 3 36 331 10 44 101cm mX cmm= = Por lo tanto:34m es equivalente a 6 34 10cm . 4 4.Con ayuda de una cuerda se jala un bote aplicando una fuerza cuya magnitud es de 400N, la cual forma un ngulo de 30 con el eje horizontal, como se puede observar en la figura siguiente: a.Determina con el mtodo analtico la magnitud de la fuerza que jala al bote horizontalmente. b.Calcularenformaanalticalamagnituddelafuerzaquetiendea levantar al bote. Solucin. Los datos que obtenemos del enunciado del problema son: 40030F Nu == Para determinar la magnitud de las fuerzas debemos de trabajar descomposicin rectangular de vectores. cosxyF FF Fsenuu== Por lo tanto, sustituyendo en las formulas anteriores:a.( )( ) 400 cos30 346.4xF N N = =b.( )( ) 400 30 200yF N sen N = =As pues, la fuerza que jala el bote horizontalmente es de346.4N y la magnitud de la fuerza que levanta el bote es de200N . 5.Laresultantedelasumadedosvelocidadesperpendicularesequivalea100ms.Siunadelasvelocidadestiene una magnitud de60ms, calcular la magnitud de la otra velocidad.} Solucin. Los datos con los que contamos son: 10060mRsmxs== Utilizandoladescomposicindeunvector( R )ensuscoordenadasrectangulares,apreciamosquepodemos determinar el competente eny, el cual nos indica el valor de la otra velocidad.2 2 22 2 22 2R x yy R xy R x= += = Utilizando la ecuacin anteriory realizando la sustitucin en ella de nuestros datos obtenemos el valor dey . ( ) ( )2 222100 60 6400 80m m m mys s ss= = =As, el valor de la otra velocidad que nos falta es de80ms. 5 6.Encuentraporelmtodoanalticolamagnituddelaresultante,ascomoelnguloqueseformaconeleje horizontal en la siguiente suma de vectores. Solucin. Considerando los datos: 122335F NF Nu=== Podemos apreciar que los vectores no forman un ngulo recto, por lo tanto, debemos utilizar la ley de los cosenos. 2 2 21 2 1 22 21 2 1 222R F F F F CosR F F F F Cosuu= + = + Loquenospermitirobtenerlamagnitudresultante( R ).Porlotantorealizandolasustitucinenlafrmula anterior y los clculos indicados, obtenemos: ( ) ( ) ( )( )( )2 22 2 223 2 2 3 2 359 4 9.8222.84.7R N N N N CosR N N NR NR N= + = + +== Por lo tanto la magnitud de la fuerza resultante4 es de 4.7 N. Problemas propuestos del Bloque I 1.Transformar 30in en cm. 2.Transformar 80piessen kmh. 3.Convertir 50fkg a N . 4.Expresar2200cm a 2m . 5.Expresar 35m a litros. 6.Un automvil viaja con una velocidad de90 / mi h , a cuntos kmh corresponde? 7.Una alberca tiene una capacidad de 390m de agua, cuntos litros de agua son? 8.UnmexicanoradicaenlosEstadosUnidosdeAmricaydeseaadquirirenesepasunterrenode 2250m ,de cuntos2pies debe solicitar el terreno? 9.Encuentragrficayanalticamenteenlossiguientesespacioslamagnituddelascomponentesrectangulareso perpendiculares deun vector54 F N = que forma un ngulo de 65con respecto al eje horizontal. 10.Encuentra la magnitud resultante de las siguientes cuatro fuerzas concurrentes, as como el ngulo que forma con respecto al eje x positivo. 11.Un corredor realiza tres desplazamientos, el primero de 3km al sur, el segundo de 1km al este, y el ltimo de 2km al norte. Calcular: a.Cul es la distancia total recorrida por el deportista? 6 b.Encuentra grficamente cul es la magnitud del desplazamiento resultante, as como la direccin en que acta y el valor del ngulo medido respecto al este. 14.Un ciclista efecta dos desplazamientos, el primero de 7km al norte y el segundo de 5km al este. Calcular: a.Cul es la distancia total recorrida por el deportista? b.Encuentra grficamentecual es el desplazamiento resultante, as como la direccin en que acta y el valor del ngulo medido respecto al este. 15.Unalanchadevelarealizalossiguientesdesplazamientos:300maloeste,200malnorte,300mendireccin noroesteformandounngulode40medidoconrespectoaloeste,600malsuryporltimo,250mendireccin sureste, formando un ngulo de 30 medido respecto al este. Calcular: a.Cul es la distancia total recorrida? b.Determina grficamente el valor deldesplazamiento resultante, la direccin en que se efecta, y el valor del ngulo formado respecto al oeste. 12.Determinaporelmtodoanalticolamagnituddelaresultante, as como el ngulo que forma con el eje horizontal en la siguiente suma de vectores concurrentes. 13.Determinarlamagnituddelaresultantedelassiguientescuatro fuerzasconcurrentes,ascomoelnguloqueformarespectoal eje x positivo. 7 BLOQUE IIMovimiento Conceptos bsicos INSTRUCCIONES. Completa elsiguiente mapa conceptual. Colocaen cada unode losespacios enblanco el concepto o trmino correcto. Utiliza las palabras que se muestra en el recuadro final. Mecnica Cinemtica Rectilneo Circular uniforme Curvilneo Parablico Uniforme Velocidad Trayectoria Desplazamiento Velocidad Aceleracin Problemas resueltos del Bloque II 1.Un carro viaja 270km en 4.5hrs. a.Cul es su velocidad? b.Qu distancia recorre con esa velocidad en 7hrs? c.Cunto tiempo demorar para recorrer 300km con esa rapidez promedio? Solucin. Los datos que obtenemos del enunciado del problema son: Para realizar la solucin del inciso a debemos utilizar la frmula dvt= .Despus de identificar la frmula se la sustitucin de los datos y los respectivos clculos en ella. 27060 /4.5d kmv kmhrt hr= = = Para realizar la solucin del inciso b debe realizarse un despeje de la frmula general dvt=para poder obtener la distancia.Lo que nos permite obtener la distancia: d vt = 8 Despus se realiza la sustitucin de los datos y los respectivos clculos en ella. ( ) ( ) 60 7 60 7 420kmd vt hr hr kmhr| |= = = = |\ . Como en el paso anterior se debe despejar de la ecuacin dvt=para obtener el tiempo que demora en realizar el recorrido de 300km. dtv=Se realiza la sustitucin de los datos y se llevan a cabo las respectivas operaciones. 300560 /d kmt hrv km hr= = =Anlisis del Resultado: a.La velocidad del carro es de60 / km hrb.La distancia que recorre a esa velocidad en 7hrs es de420km c.El tiempo que necesita para recorrer 300km a esa velocidad promedio es de 5hrs. 2.Culeslaaceleracindeuncarroquecambiasuvelocidadde20km/hra30km/hren1.5s?Conla mismaaceleracin, Cunto tiempo emplea el carro para pasar de 30km/hr a 36km/hr? Solucin. Los datos que podemos obtener del anlisis inmediato al enunciado del problema son: 030 /20 /1.5?fv kmhrv kmhrt sa==== Como hablamos de velocidad inicial y final usaremos la siguiente frmula. 0 fv vat=Realizaremos la sustitucin de los datos en la frmula y se llevaran a cabo las operaciones indicadas. ( )030 / 20 /6.7 / /1.5fv vatkm hr km hra km hr ss== = Despus de encontrar la aceleracin debemos determinarel tiempo que emplea el carro para cambiar de velocidad con esa misma aceleracin. Por lo que despejaremos de la frmula elt . 0 fv vta=Realizaremos la sustitucin de los datos en la formula y se llevaran a cabo las operaciones indicadas. 9 ( )036 / 30 /0.96.7 / /fv v km hr km hrt sa km hr s = = =Anlisis de Resultados: Laaceleracindelcarrocuandocambiasuvelocidadde20km/hra30km/hren1.5sesde ( ) 6.7 / / km hr s . El carro necesita0.9s para pasar de 30km/hr a 36km/hr. 3.Se deja caer un llavero desde una ventana que se encuentra a 19.6m del piso. Determinar a.El tiempo que tarda en llegar al piso b.Su velocidad final Solucin. Los datos que podemos obtener son: 29.8 /19.6?g m sh mv=== Para obtener el tiempo en el que el llavero se impacta con el suelo utilizaremos 2htg= . Debemos sustituir los datos en la frmula del paso anterior y realizar las operaciones indicadas. 222 2 19.64 29.8 /h mt s sg ms= = = =Utilizaremos la frmulav gt =para determinar la velocidad final del llavero. Debemos sustituir los datos en la frmula del paso anterior y realizar las operaciones indicadas. ( )( )29.8 / 2 19.6 / v gt m s s m s = = = Anlisis de Resultados: a.El llavero tarda2 t s = en llegar al piso. b.La velocidad final que tiene el llavero es de19.6 / v ms = . 4.Un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad de 29.4m/s. Determinar: a.Qu altura habr subido al primer segundo? b.Qu velocidad llevar al primer segundo? c.Qu altura mxima alcanzar? d.Qu tiempo tardar en subir? e.Cunto tiempo durar en el aire? Solucin. Los datos que obtenemos de la naturaleza del problema son: 0211max29.4 /(positiva por que va hacia arriba)9.8 /?????sssubirairev msg mshvhtt== ===== 10 Para determinar la altura usaremos la frmula: 2012h v t gt = + . Debemos sustituir los datos en la frmula del paso anterior y realizar las operaciones indicadas. ( ) ( )( ) ( )22119.8 / 129.4 / 1229.4 4.9 24.5ssm s sh m s sh m m m = += = Para obtener la velocidad que llevar el cuerpo tenemos la siguiente frmula: 0 fv v gt = +Sustituir los datos en la frmula del paso anterior y realizar las operaciones.

( )( )21124.9 / 9.8 / 124.9 / 9.8 / 19.6 /ssv m s m s sv m s m s m s= + = = Para obtener la altura mxima que alcanza el cuerpo usaremos: 20max2vhg= . Lo que nos permite obtener: ( )( )2max224.9 /44.12 9.8 /m sh mm s= = Para determinar el tiempo que tarda en subir tenemos: 0subirvtg= . Y sustituyendo los valores tenemos: 224.9 /39.8 /subirmst sms= = Para determinar en tiempo que esta el objeto en el aire usaremos:2aire subirt t =De la frmula obtenemos:2 3 6airet s s = =Anlisis de Resultados: a.Su altura en el primer segundo es de 24.5m. b.La velocidad que lleva es de119.6 /sv ms = . c.La altura mxima que alcanzar el objeto es der max44.1 h m = d.El tiempo que tardar en subir es de 3s. e.El tiempo que estar en el aire ser de 6s. 11 5.Un futbolista lanzael baln con una velocidad de 10m/s y un ngulo de 30 sobre la horizontal. a.A qu distancia debe colocarse el jugador que va a recibirla? b.Determinar el tiempo de vuelo. Solucin. 0210 /309.8 /v msg msu == = Para determinar la distancia entre un jugador y otro se usar la frmula: 202vR sengu =Sustituiremos los datos en la frmula y realizar lasoperaciones indicadas. ( )( )2210 /60 8.89.8 /m sR Sen mm s| |= =| |\ . Para indicar el tiempo de vuelo del baln tenemos: 02v senTgu= . Entonces: 22 10 / 301.029.8 /m s senT sm s = =Anlisis de Resultados: a.La distancia a la quede colocarse el oro jugador es de 8.8m.b.El tiempo de vuelo del baln es de 1.02s. 6.Cul es la velocidad angular de un disco de 45rpm, as como el valor de su desplazamiento angular en 3 minutos? Solucin. Los datos que podemos obtener son: ??45 0.75 /3min 180f rpm rev st seu=== == = Para determinar la velocidad angular usaremos:2 f e t = . Se realiza la sustitucin de nuestros datos en la frmula del paso anterior realizando las operaciones indicadas. ( ) 2 0.75 / 4.71 / rev s rad s e t = =Para determinar el desplazamiento tenemost u e = . Por lo tanto, tenemos que: ( )( ) 4.71 / 180 847.8 rad s s rad u = = Anlisis de Resultados: a.La velocidad angular del disco es de 4.71 / rad s. b.Su desplazamiento es de847.8rad u = . 12 Problemas propuestos del Bloque II 1.Una lancha con motor fuera de borda lleva una velocidad inicial cuya magnitud es de 50km/h y durante 5sexperimentaunaaceleracincuyamagnitudesde 21.3 / m s .Calculaculeslamagnituddesu velocidad final en m/s ykm/h. 2.Calcular el tiempo en horas que un automvil efecta un desplazamiento de 3km si lleva una velocidad de 50km/h al sur. 3.U ciclista que parte del reposo experimenta una aceleracin constante cuya magnitud es de 20.9 / m s . Calcular que distancia recorre al primer y tercer segundo. 4.Unacajasecaeaccidentalmentedeuncaminquellevaunavelocidadde60km/hhaciaeleste, recorriendo 15m antes de detenerse. Si la aceleracin es constante: a.Obtener la aceleracin b.Determinar el tiempo que tarda la caja en detenerse c.Obtener la distancia que recorre la caja el primer segundo de su cada. 5.Cul es la magnitud de la aceleracin que experimenta una maceta que cae desde laventana? 6.Un baln de futbol se deja caer desde una ventana y tarda en llegar al suelo 5s. Determinar: a.Desde qu altura cay? b.Con qu magnitud de velocidad choca contra el suelo? 7.Un proyectil es lanzado con una velocidad inicial de 400m/s y un ngulo de elevacin de 35. Calcular: a.El tiempo que dura en el aire. b.La altura mxima alcanzada por el proyectil. c.Alcance horizontal del proyectil. 8.Unavinvuelahorizontalmenteconunavelocidadcuyamagnitudesde800km/hydejacaerun proyectil desde una altura de 500m con respecto al suelo. Determinar: a.Cunto tiempo transcurre antes de que el proyectil se impacte en el suelo? b.Qu distancia horizontal recorre el proyectil despus de iniciar su cada? 9.Cul es la magnitud del desplazamiento angular de una rueda que gira con una velocidad angular cuya magnitud es de 63rad/s durante 10s? 10.Calcularlamagnituddelavelocidaddeunaruedaquegira600RPM,ascomolamagnituddesu desplazamiento angular, si dura girando 10 minutos. 11.Una banda gira con una magnitud de velocidad angular inicial de 12rad/s y recibe una velocidad angular cuya magnitud es de 26 / rad sdurante 13s. 13 BLOQUE IIILeyes de Newton Conceptos bsicos INSTRUCCIONES. Anota con una V en el parntesis de la izquierda si el enunciado es verdadero, o una F si es falso. 1.()Daniel dice que si una mesa es puesta en movimiento, se detendr, aun si no hay una fuerza de friccin. 2.()Anglica argumenta que todo objeto se mantiene en su estado de reposos o de movimiento rectilneo uniforme,si la resultante de las fuerzas que actan sobre l es cero. 3.()Pedro seala que la magnitud de la aceleracin de un objeto es inversamente proporcional alamagnituddelafuerza,porloqueamayormagnituddefuerza,menormagnitudde aceleracin. 4.()Guadalupedicequetodafuerzaresultantediferentedeceroalseraplicadaaunobjetole produceunaaceleracinenlamismadireccinenqueacta.Lamagnituddedicha aceleracinesproporcionalalamagnituddelafuerzaaplicada,einversamente proporcional a la masa del objeto. 5.()SalvadormanifiestaquecuandounobjetoAejerceunafuerzasobreelobjetoB,ste reaccinasobreAejerciendounafuerzadediferenteintensidad,perocondirecciny sentido igual. 6.()Raquelcomentaquelainteraccinmecnicaentredosobjetossedasiempreycuando hagan contacto, ya que con una distancia entre ellos, es imposible que se d una interaccin entre los objetos. 7.()Fidel seala que de acuerdo con la segunda ley de Kepler, la tierra se mueve sobre su rbita a una magnitud de velocidad variable, la cual aumenta conforme se aproxima al Sol.8.()Hortensiaexplicaquedosobjetoscualesquieraseatraenconunafuerzacuyamagnitudes directamenteproporcionalalproductodesusmasas,einversamenteproporcionalal cuadrado de la distancia que los separa. Problemas resueltos del Bloque III 1.Se observa que un cuerpo de10kgtiene una aceleracin de 25 / m s . Cul es la fuerza neta que acta sobre l? Solucin. Los datos que obtenemos de nuestro enunciado del problema son: 2105 /?m kga m sF=== La frmula que nos permite determinar la fuerza esF ma =de la segunda ley de Newton. Realizaremos la sustitucin de los datos y operaciones indicadas en la frmula anterior. 210 5 / 50 F kg m s N = = Anlisis de Resultado: La fuerza neta que acta sobre el cuerpo es de 50N. 14 2.Una fuerza de80N proporciona a un objeto de masa desconocida una aceleracin de 220 / m s . Cul es su masa? Solucin. Los datos que obtenemos son: 2805 /?F Na m sm=== LafrmulaquenospermitedeterminarlafuerzaesF ma = delasegundaleydeNewton.Pero observemosquelodebemosencontrareslamasaporlotantodebemosdespejardelafrmula anterior. Entonces:Fma=Realizaremos la sustitucin de los datos y operaciones indicadas en la frmula del paso anterior. 280420 /Nm kgm s= =Anlisis de Resultado: La masa delobjeto es de 4kg. 3.Un bloque se desliza sobre un plano sin friccinel cualest inclinado 30con respecto a la horizontal. Hallar la aceleracin del bloque. Solucin. Veamos: ??FaPmg=== La frmula que nos permite determinar la fuerza esF ma =de la segunda ley de Newton. Perocomo podemos apreciar para este caso la fuerza se obtiene de lasiguiente manera: Peroobservemosquelodebemosencontrareslaaceleracinporlotantodebemosdespejardela frmulaF ma = . Entonces: F Pam= =senPu/gsengu =Realizaremoslasustitucindelosdatosyoperacionesindicadasenlafrmularesultantedelpaso anterior. 15 2 29.8 / 30 4.9 / a m s sen m s = =Anlisis de Resultado: De manera que la aceleracin del bloque es24.9 / ms4.Calcular lafuerzagravitacional con la que se atraen dos personar,si una tiene unamasa de70kgy la otra de60kg , y la distancia que hay entre ellas es de1.5m. Solucin. Los datos que podemos determinar son:1211 2 2?60701.56.67 10 /Fm kgm kgd mG Nm kg===== La frmula que utilizaremos es la de la ley de la gravitacin universal.1 22m mF Gr=Realizaremoslasustitucindelosdatosyoperacionesindicadasenlafrmularesultantedelpaso anterior. ( )( )11 2 2211 260 706.6 10 /1.56.6 10kg kgF Nm kgmF N m| |= | |\ .= 2/ kg( )24200 kg22.25m( )( )11116.6 10 1866.66666712450.66 10F NF N| | | |\ .= = Anlisis de Resultado: La fuerza gravitacional de atraccin es de 1112450.66 10 N Problemas propuestos del Bloque III 1.Calcularlamagnituddelafuerzaquerecibeunobjetode20kgdemasa,lacualleproduceuna aceleracin de 21.5 / ms . 2.Determina la magnitud del peso de un objeto cuya masa es de 85kg. 3.Un bloque de madera de 50N se jala con una fuerza mxima esttica cuya magnitud es de 12N; al tratar de deslizarlo sobre una superficie horizontal de madera, cul es el coeficiente de friccin esttico entre las dos superficies? 4.Seaplicaunafuerzacuyamagnitudesde8Nsobreunobjetoparadeslizarloavelocidadconstante sobreunasuperficiehorizontal.Silamasadelobjetoesde21.7kg,culessucoeficientedefriccin dinmico o cintico? 16 5.Serequieremoverunbloquecuyopesoesde30Nsobreunasuperficiehorizontalaunavelocidad constante. Si el coeficiente de friccin dinmico o cintico es de 0.5, determina la magnitud de la fuerza que se necesita para moverlo. 6.Un muchacho cuya masa es de 60kg se encuentra a una distancia de 0.4m de una muchacha cuya masa es de 48kg, determinar la magnitud de la fuerza gravitacional con la cual se atraen. 7.Unabarrametlicacuyopesotieneunamagnitudde800Nseacercaaotrade1200Nhastaquela distancia entre sus centros de gravedad es de 80cm. Con qu magnitud de fuerza se atraen? 8.a qu distancia se encuentrandos elefantes cuyas masas son 31.2 10 kg y 31.5 10 kg , se atraen con una fuerza gravitacional cuya magnitud es de 64.8 10 N ? 17 BLOQUE IVTrabajo, potencia y energa Conceptos bsicos INSTRUCCIONES. Completade manera breve y correcta, los siguientes enunciados. 1.Magnitudescalarseproduceslocuandounafuerzamueveunobjetoenlamismadireccinenquese aplica:____________________________________________________________________________________. 2.Se realiza un trabajo mecnico de un joule (1J) cuan do al aplicar una fuerza cuya magnitud es de un newton (1N) a un objeto, ste se desplazauna magnitud igual a :__________________________________________________. 3.Si una persona mantiene una pesa cuya magnitud es de50fkg , sobre sus hombros y camina sobre el suelo 2m, el valor del trabajo mecnico es igual a:______________________________________________________________. 4.La potencia mecnica se define como la rapidez con que se realiza un:___________________________________. 5.Una persona A realiza un trabajo mecnico de 100J en 4s, mientras una persona Brealiza el mismo trabajo en 3s. Qu persona tiene mayor potencia mecnica?____________________________________________________. Problemas resueltos del Bloque IV 1.Encontrar la fuerza total que de be aplicarse para mover un bloque de madera, como se muestra en la siguiente imagen. 2.Determinar: a.lafuerzaquedebeaplicarsesobreunlibrode2kg paramantenerloaunaalturade1.5m sobre el piso, b.el trabajo realizado cuando se mantiene en esa posicin durante10min . Solucin. 229.8 /m kgg ms== La fuerza necesaria es el peso del libro. Por lo tanto, utilizaremos la siguiente frmula. P mg =Realizaremos la sustitucin de los datos y operaciones indicadas en la frmula anterior. 22 9.8 / 19.6 P kg m s N = = Analizandoel inciso b), podemos apreciar que no se realiza ningn trabajo ya que el libro no se mueve.

Solucin. Solucin. 18 Anlisis de Resultados: a)El peso del objeto es de 19.6 N. b)No se realiza trabajo 3.Un hombre sube un bulto con una fuerza horizontal de200Npor una rampa de8m de longitud que forma un ngulo de 20 con la horizontal, qu trabajo realiza? Solucin. ?200820TF Nd mu==== Eltrabajorealizadolospodemosobtenerconlafrmula:cos T Fd u = .YaqueF yd nosonparalelos sino que forman un ngulou . Realizaremos la sustitucin de los datos y operaciones indicadas en la frmula del paso anterior. ( )( )( ) 200 8 cos20 1504 T N m J = =Anlisis de Resultado: El trabajo realizado por el hombre es de 1504J. 4.Unhombrede670Nsubeporunaescaleraaunaalturade3men5s .Encontrarlamnimapotencia que desarrolla.Solucin. Lamnimafuerzahaciaabajoquedebenejercerlaspiernasdelhombre,esigualasupeso670N.Entoncesutilizaremoslafrmula TPt= .Realizaremoslasustitucindelosdatosyoperaciones indicadas en la frmula anterior. 670 34025N mP vatioss= =Anlisis de Resultado: La potencia de desarrolla el hombre al subir las escaleras es de 402 vatios. 5.Se utilizar una gra cuyo motor tiene una potencia de15kW para levantar un bloque de concreto de500kga una altura de80m. Si la eficiencia es del 80%, determina el tiempo requerido.Solucin. 19 LafuerzaquedebeejercersesobreelbloquehaciaarribaesigualasupesoP mg = .Porlotanto, realizando la sustitucin de los datos y las operacionesindicadas obtenemos: 2 4500 9.8 / 1.2 10 P kg m s W = = Si la eficiencia es del 80%, la potencia disponible est dada por:( )( )480% 150000.80 15000 1.2 10P WP W W== =

Puesto que: T FdPt t= =podemos obtener el tiempo. Realizando el despeje obtenemos: FdtP= . Realizaremos la sustitucin de los datos y operaciones indicadas en la frmula obtenida en el paso anterior. ( )( )44900 8032.71.2 10N mt sW= = Anlisis de Resultado: El tiempo requerido por la gra es de 32.7s. 6.Una muchacha de58kgpatina a una velocidad de5 / m s . Cul es su energa cintica? Solucin. Los datos: Para determinar la energa cintica tenemos que: 212EC mv = .Por lo tanto debemos realizar la sustitucin de los datos y ejecutar las operaciones. ( )( )2 158 5 / 7252EC kg m s J| |= = |\ . Anlisis de Resultado: Su energa cintica es de 725J. 7.Una nia se mese en un columpio. En su punto ms alto, se encuentra a2m sobre el piso, y en su punto ms bajo a90cm. Cul es su mxima velocidad? Solucin. La velocidad de la nia ser mxima en el punto ms bajo. Su energa cintica en talpunto , es igual a la energa potencial que pierde al descender una altura2 0.9 1.1 h m m m = = . 20 Por consiguiente:EC EP = ; es decir, 212mv mgh = .Perorecordemosquenecesitamosobtenerlavelocidadporloquedebemosdespejar,entoncesobtenemos: 2mv =12ghm22ghv gh== Realizaremos la sustitucin de los datos y operaciones indicadas en la frmula del paso anterior. ( )( )( )2 2 22 9.8 / 1.1 21.56 / 4.64 / v m s m m s m s = = =Anlisis de Resultado: La mxima velocidad con que se mese la nia es de 4.6m/s. Problemas propuestos del Bloque IV 1.Serealizauntrabajomecnicode3500Jparaelevarunacubetaconarenacuyopesotieneuna magnitud de 350N. Determina la altura ala que se elev la cubeta. 2.Unapersonalevantaunasillacuyopesotieneunamagnitudde49Nhastaunaalturade0.75m.Qu trabajo realiza? 3.Unapersonacuyopesotieneunamagnitudde686Nsubeporunaescaleraquetieneunalongitudde 25m hasta llegar a la altura de 15m. Determinar: a.Qu trabajo realiza? b.Qutrabajorealizasisubealamismaalturade15m,perousandounaescaleracuya longitud es de 35m? 4.Unapersonalevantaunbultodecementode490Ndesdeelsuelohastacolocarlosobresuhombroa una altura de 1.45m. Calcular: a.Qu trabajo realiza? b.Si se queda parado 30s, cunto trabajo realiza? c.Si mantiene el bulto a la misma altura y camina 5m, cunto trabajo realiza? 5.Unmotorefectauntrabajode45000Jen0.1m.Determinasupotenciamecnicaenwattsyen kilowatts. 6.Determinalaenergacinticatraslacionaldeunautomvilcuyamasaesde1250kgyllevauna velocidad de 27m/s. 7.Calculalamagnituddelavelocidaddeunobjetocuyamasaesde4kgytieneunaenergacinticade 100 joules. 8.Calcula la altura ala que debe de estar una persona cuya masa es de 60kg, para que su energa potencial gravitacional sea de 5000J. 9.Determina la energa cintica de una pelota de beisbol cuya masa es de 100g y velocidad de 30m/s. 10.Una camioneta lleva una energa cintica de 44 10 J y se detiene despus de recorrer 20m. Determinar la magnitud de la fuerza media que ha actuado para detenerla.