INSTITUTO GUATEMALTECO AMERICANO –IGA-BACHILLERATO EN CC Y LLF I S I C A I IEduardo Arana

CANTIDAD DE MOVIMIENTO y SU CONSERVACIÒN

1. Cuando una persona salta desde un árbol hacia el suelo, ¿què ocurre con la cantidad de movimiento de la persona al golpear el suelo?

2. Cuando se libera un globo inflado pero no amarrado (sin hacerle un nudo donde se inflò), ¿por què vuela a través de la habitación?

3. Se dice que, en tiempos antiguos, un hombre rico con una bolsa de monedas de oro se congelò hasta morir mientras quedó atrapado en un lago helado. Como el hielo no tenía fricciòn, el hombre no pudo empujarse hacia la orilla. ¿Què pudo haber hecho para salvarse, si no hubiese sido tan avaro? (y si hubiera sabido física básica).

4. ¿Còmo puede cambiar de dirección un cohete cuando està lejos en el espacio y, en esencia, està en el vacìo?

5. De acuerdo con el teorema del impulso-momento, cuanto màs largo sea el tiempo de impacto de un impulso, menor será la fuerza para el mismo cambio de cantidad de movimiento, y por tanto menor la deformación del objeto sobre el que actùa la fuerza. Sobre esta base, explique el valor de las bolsas de aire, que se inflan durante un choque automovilístico para reducir la posibilidad de fractura o muerte.

6. Hace años los automòviles los automóviles se construìan tan rìgidos como fuera posible para soportar las colisiones. Sin embargo, en la actualidad están diseñados con “zonas para abollarse” que se colapsan con el impacto. ¿Cuàl es la ventaja de este nuevo diseño?

7. ¿Por què un bateador puede mandar màs lejos una bola de bèisbol lanzada por el pitcher, que una bola lanzada al aire por èl mismo?

8. Un objeto ligero y un objeto pesado tienen la misma energía cinètica. ¿Cuàl tiene mayor cantidad de movimiento? Explique su respuesta.

9. Es posible que un objeto reciba un impulso màs grande de una fuerza pequeña que de una fuerza grande? Explique.

10. En una planta hidroeléctrica, el agua se dirige a alta rapidez contra las aspas de la turbina sobre un eje que hace girar un generador eléctrico. Para la máxima generación de potencia, ¿las aspas de la turbina deben estar diseñadas de modo que el agua se lleve a un alto total, o de modo que el agua rebote?

PROBLEMITAS:

11. Una fuerza de fricciòn constante de 25 N actùa durante 20 s sobre un esquiador de 65 kg. ¿Cuàl es el cambio en la velocidad del esquiador?

12. Una bola de bèisbol de 0.145 kg, lanzada a 39.0 m/s, se golpea en una línea horizontal y se envía directamente de vuelta hacia el pitcher a 52.0 m/s. Si el tiempo de contacto entre el bate y la bola es de 3.00 x 10-3 s, calcule la fuerza promedio entre la bola y el bate durante el contacto.

R. 4.40 x 103 N hacia el pitcher.13. Calcule la fuerza que se ejerce sobre un cohete,

si los gases propelentes se expulsan a una tasa de 1500 kg/s con una rapidez de 4.0 x 104 m/s (en el momento del despegue) R. 6.0 x 107 N hacia arriba

14. Un carro de ferrocarril de 12,600 kg viaja solo sobre una vìa nivelada y sin fricciòn, con una rapidez constante de 18.0 m/s. Sobre el carro se suelta una carga de 5350 kg, inicialmente en reposo. ¿Cuàl será la nueva rapidez del carro?

R. 12.6 m/s

15. Durante una tormenta en el Mateo Flores durante la final de la Champions league, entre Antigua y

Petapa, los vientos soplan horizontalmente a una rapidez que alcanza los 100 km/h. Si el aire golpea a una persona a una tasa de 40 kg/s por metro cuadrado y llega al reposo, estime la fuerza del viento sobre la persona. Considere que la persona mide 1.50 m de estatura y 0.50 de ancho. Compare con la fuerza de fricciòn máxima tìpica (µ ≈ 1.0) entre la persona y el suelo, si la primera tiene una masa de 70 kg.

R. 8 x 102 N, Fviento > Ffr ≈ 7 x 102 N.

16. Un núcleo atòmico que inicialmente se mueve a 420 m/s, emite una pàrticula alfa en la dirección de su velocidad, y el resto del núcleo frena a 350 m/s. Si la partícula alfa tiene una masa de 4.0 u y el núcleo original tiene una masa de 222 u, ¿què rapidez tiene la partícula alfa cuando se emite? R. 4.2 x 103 m/s

COLISIONES E IMPULSO17. Una bola de golf de 0.045 kg de masa se golpe

desde el tee con una rapidez de 45 m/s. El palo de golf està en contacto con la bola de 3.5 x 10 -

3s. Encuentre: a) el impulso impartido a la bola de golf y b) la fuerza promedio que el palo de golf ejerce sobre la bola.

R. a) 2.0 kg. m/s, b) 5.8 x 102 N

18. Una pelota de tenis con masa m = 0.060 kg y rapidez v =25 m/s golpea una pared con un ángulo de 45º y rebota con la misma rapidez a 45º (ver figura).¿Cuál será el impulso (magnitud y dirección) dado a la pared?

R. 2.1 kg.m/s, hacia la izquierda

19. Suponga que la fuerza que actúa sobre una pelota de tenis (masa de 0.060 kg) apunta en la dirección +x y está dada por la gráfica de la figura en función del tiempo. Use la gráfica para estimar a) el impulso total dado a la pelota, y b) la velocidad de la pelota después de ser golpeada, suponiendo que la pelota se sirve cuando está casi inicialmente en reposo.

20. ¿Con qué impulso tiene que lanzarse un periódico de 0.50 kg para darle una rapidez de 3.0 m/s?

R. 1.5 kg. m/s.

21. a) Una molécula de masa m y rapidez v golpea una pared en ángulo recto y rebota con la misma rapidez. Si el tiempo de colisión es Δt,¿cuál será la fuerza promedio sobre la pared durante la colisión? b) Si moléculas, todas de este tipo, golpean la pared a intervalos de tiempo t (en promedio),¿cuál será la fuerza promedio sobre la pared promediada durante un largo tiempo?

R. a) 2mv/Δt, b) 2mv/t

22. Una báscula se ajusta de manera que cuando una sartén plana se coloca sobre ella,registre un peso cero.Se abre un grifo de agua con altura h = 2.5 m y el agua cae sobre la sartén a una tasa R = 0.14 kg/s.Obtenga a) una fórmula para la lectura de la báscula en función del tiempo t y b) la lectura en t = 9.0 s. c) Resuelva de nuevo a) y b),pero reemplace la sartén plana por un recipiente cilíndrico estrecho y alto con área A = 20 cm2 (en este caso el nivel del agua dentro del cilindro se incrementa).