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Física universitaria volumen 1

Problemas Adicionales

Física universitaria volumen 1Problemas Adicionales

Problemas Adicionales

107.

Un ciclista circula de forma que las ruedas de la bicicleta tienen una tasa de rotación de 3,0 rev/s. Si el ciclista frena de forma que la tasa de rotación de las ruedas disminuye a una tasa de 0,3rev/s20,3rev/s2, ¿cuánto tiempo tarda el ciclista en detenerse por completo?

108.

Calcule la velocidad angular del movimiento orbital de la Tierra alrededor del Sol.

109.

Un tocadiscos que rota a 33 1/3 rev/min desacelera y se detiene en 1,0 min. (a) ¿Cuál es la aceleración angular del tocadiscos suponiendo que es constante? (b) ¿Cuántas revoluciones da el tocadiscos mientras se detiene?

110.

Con la ayuda de una cuerda, un giroscopio acelera desde el reposo hasta 32 rad/s en 0,40 s, a una aceleración angular constante. (a) ¿Cuál es su aceleración angular en rad/s2rad/s2? (b) ¿Cuántas revoluciones pasa en el proceso?

111.

Supongamos que un poco de polvo cae en un CD. Si la velocidad de giro del CD es de 500 rpm, y el polvo está a 4,3 cm del centro, ¿cuál es la distancia total recorrida por el polvo en 3 minutos? (Ignore las aceleraciones debidas a lograr que el CD esté en rotación).

112.

Un sistema de partículas puntuales rota alrededor de un eje fijo a 4 rev/s. Las partículas están fijas unas respecto a otras. Las masas y distancias al eje de las partículas puntuales son m1=0,1kg,r1=0,2mm1=0,1kg,r1=0,2m, m2=0,05kg,r2=0,4mm2=0,05kg,r2=0,4m, m3=0,5kg,r3=0,01mm3=0,5kg,r3=0,01m. (a) ¿Cuál es el momento de inercia del sistema? (b) ¿Cuál es la energía cinética rotacional del sistema?

113.

Calcule el momento de inercia de un patinador dada la siguiente información. (a) El patinador de 60,0 kg se calcula aproximadamente como un cilindro con un radio de 0,110 m. (b) El patinador con los brazos extendidos calcula aproximadamente como un cilindro que pesa 52,5 kg, tiene un radio de 0,110 m y tiene dos brazos de 0,900 m de longitud que pesan 3,75 kg cada uno y se extienden en línea recta desde el cilindro como varillas que rotan sobre sus extremos.

114.

Un palo de 1,0 m de longitud y 6,0 kg de masa rota libremente en torno a un eje horizontal que pasa por el centro. En sus dos extremos se fijan pequeños cuerpos de masas 4,0 y 2,0 kg (vea la siguiente figura). El palo se libera de la posición horizontal. ¿Cuál es la velocidad angular del palo cuando oscila por la vertical?

La Figura A muestra un palo delgado de 1 cm de longitud en posición horizontal. El palo tiene masas de 2,0 kg y 4,0 kg conectadas a los extremos opuestos. La Figura B muestra el mismo palo que oscila en posición vertical después de soltarlo.
115.

Un péndulo consiste de una varilla de 2 m de longitud y 3 kg de masa, con una esfera sólida de 1 kg de masa y 0,3 m de radio unida a un extremo. El eje de rotación es el que se muestra a continuación. ¿Cuál es la velocidad angular del péndulo en su punto más bajo, si se suelta del reposo en un ángulo de 30°?30°?

La figura muestra un péndulo que consta de una varilla de 2 m de longitud y tiene una masa sujeta en un extremo.
116.

Calcule el torque de la fuerza de 40 N alrededor del eje que pasa por O y es perpendicular al plano de la página, como se muestra a continuación.

La figura muestra una varilla de 4 m de longitud. Se aplica una fuerza de 40 N en un extremo de la varilla bajo el ángulo de 37 grados.
117.

Dos niños empujan en lados opuestos de una puerta durante el juego. Ambos empujan horizontal y perpendicularmente a la puerta. Un niño empuja con una fuerza de 17,5 N a una distancia de 0,600 m de las bisagras, y el segundo niño empuja a una distancia de 0,450 m. ¿Qué fuerza debe ejercer el segundo niño para evitar que la puerta se mueva? Supongamos que la fricción es despreciable.

118.

La fuerza de 20j^N20j^N se aplica en r=(4,0i^-2,0j^)mr=(4,0i^-2,0j^)m. ¿Cuál es el torque de esta fuerza alrededor del origen?

119.

Un motor de automóvil puede producir 200 N·· m de torque. Calcule la aceleración angular producida si el 95,0 % de este torque se aplica al eje de transmisión, al eje y a las ruedas traseras de un auto, dada la siguiente información. El auto está suspendido para que las ruedas giren libremente. Cada rueda actúa como un disco de 15,0 kg que tiene un radio de 0,180 m. Las paredes de cada neumático actúan como un anillo anular de 2,00 kg que tiene un radio interior de 0,180 m y un radio exterior de 0,320 m. La banda de rodadura de cada neumático actúa como un aro de 10,0 kg de radio 0,330 m. El eje de 14,0 kg actúa como una varilla que tiene un radio de 2,00 cm. El eje de transmisión de 30,0 kg actúa como una varilla que tiene un radio de 3,20 cm.

120.

Una piedra de amolar con una masa de 50 kg y un radio de 0,8 m mantiene una tasa de rotación constante de 4,0 rev/s mediante un motor mientras se presiona una cuchilla contra el borde, con una fuerza de 5,0 N. El coeficiente de fricción cinética entre la piedra de amolar y la cuchilla es de 0,8. ¿Cuál es la potencia que proporciona el motor para mantener la piedra de amolar a una tasa de rotación constante?

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