Omitir e ir al contenidoIr a la página de accesibilidad
Logo de OpenStax
  1. Prefacio
  2. Mecánica
    1. 1 Unidades y medidas
      1. Introducción
      2. 1.1 El alcance y la escala de la Física
      3. 1.2 Unidades y estándares
      4. 1.3 Conversión de unidades
      5. 1.4 Análisis dimensional
      6. 1.5 Estimaciones y cálculos de Fermi
      7. 1.6 Cifras significativas
      8. 1.7 Resolver problemas de física
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Vectores
      1. Introducción
      2. 2.1 Escalares y vectores
      3. 2.2 Sistemas de coordenadas y componentes de un vector
      4. 2.3 Álgebra de vectores
      5. 2.4 Productos de los vectores
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 3 Movimiento rectilíneo
      1. Introducción
      2. 3.1 Posición, desplazamiento y velocidad media
      3. 3.2 Velocidad y rapidez instantáneas
      4. 3.3 Aceleración media e instantánea
      5. 3.4 Movimiento con aceleración constante
      6. 3.5 Caída libre
      7. 3.6 Calcular la velocidad y el desplazamiento a partir de la aceleración
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Movimiento en dos y tres dimensiones
      1. Introducción
      2. 4.1 Vectores de desplazamiento y velocidad
      3. 4.2 Vector de aceleración
      4. 4.3 Movimiento de proyectil
      5. 4.4 Movimiento circular uniforme
      6. 4.5 Movimiento relativo en una y dos dimensiones
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    5. 5 Leyes del movimiento de Newton
      1. Introducción
      2. 5.1 Fuerzas
      3. 5.2 Primera ley de Newton
      4. 5.3 Segunda ley de Newton
      5. 5.4 Masa y peso
      6. 5.5 Tercera ley de Newton
      7. 5.6 Fuerzas comunes
      8. 5.7 Dibujar diagramas de cuerpo libre
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 6 Aplicaciones de las leyes de Newton
      1. Introducción
      2. 6.1 Resolución de problemas con las leyes de Newton
      3. 6.2 Fricción
      4. 6.3 Fuerza centrípeta
      5. 6.4 Fuerza de arrastre y velocidad límite
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 7 Trabajo y energía cinética
      1. Introducción
      2. 7.1 Trabajo
      3. 7.2 Energía cinética
      4. 7.3 Teorema de trabajo-energía
      5. 7.4 Potencia
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    8. 8 Energía potencial y conservación de la energía
      1. Introducción
      2. 8.1 Energía potencial de un sistema
      3. 8.2 Fuerzas conservativas y no conservativas
      4. 8.3 Conservación de la energía
      5. 8.4 Diagramas de energía potencial y estabilidad
      6. 8.5 Fuentes de energía
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    9. 9 Momento lineal y colisiones
      1. Introducción
      2. 9.1 Momento lineal
      3. 9.2 Impulso y colisiones
      4. 9.3 Conservación del momento lineal
      5. 9.4 Tipos de colisiones
      6. 9.5 Colisiones en varias dimensiones
      7. 9.6 Centro de masa
      8. 9.7 Propulsión de cohetes
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    10. 10 Rotación de un eje fijo
      1. Introducción
      2. 10.1 Variables rotacionales
      3. 10.2 Rotación con aceleración angular constante
      4. 10.3 Relacionar cantidades angulares y traslacionales
      5. 10.4 Momento de inercia y energía cinética rotacional
      6. 10.5 Calcular momentos de inercia
      7. 10.6 Torque
      8. 10.7 Segunda ley de Newton para la rotación
      9. 10.8 Trabajo y potencia en el movimiento rotacional
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    11. 11 Momento angular
      1. Introducción
      2. 11.1 Movimiento rodadura
      3. 11.2 Momento angular
      4. 11.3 Conservación del momento angular
      5. 11.4 Precesión de un giroscopio
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    12. 12 Equilibrio estático y elasticidad
      1. Introducción
      2. 12.1 Condiciones para el equilibrio estático
      3. 12.2 Ejemplos de equilibrio estático
      4. 12.3 Estrés, tensión y módulo elástico
      5. 12.4 Elasticidad y plasticidad
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    13. 13 Gravitación
      1. Introducción
      2. 13.1 Ley de la gravitación universal de Newton
      3. 13.2 Gravitación cerca de la superficie terrestre
      4. 13.3 Energía potencial gravitacional y energía total
      5. 13.4 Órbita satelital y energía
      6. 13.5 Leyes del movimiento planetario de Kepler
      7. 13.6 Fuerzas de marea
      8. 13.7 La teoría de la gravedad de Einstein
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    14. 14 Mecánica de fluidos
      1. Introducción
      2. 14.1 Fluidos, densidad y presión
      3. 14.2 Medir la presión
      4. 14.3 Principio de Pascal y la hidráulica
      5. 14.4 Principio de Arquímedes y flotabilidad
      6. 14.5 Dinámicas de fluidos
      7. 14.6 Ecuación de Bernoulli
      8. 14.7 Viscosidad y turbulencia
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Ondas y acústica
    1. 15 Oscilaciones
      1. Introducción
      2. 15.1 Movimiento armónico simple
      3. 15.2 Energía en el movimiento armónico simple
      4. 15.3 Comparación de movimiento armónico simple y movimiento circular
      5. 15.4 Péndulos
      6. 15.5 Oscilaciones amortiguadas
      7. 15.6 Oscilaciones forzadas
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 16 Ondas
      1. Introducción
      2. 16.1 Ondas en desplazamiento
      3. 16.2 Matemáticas de las ondas
      4. 16.3 Rapidez de onda en una cuerda estirada
      5. 16.4 La energía y la potencia de una onda
      6. 16.5 Interferencia de ondas
      7. 16.6 Ondas estacionarias y resonancia
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 17 Sonido
      1. Introducción
      2. 17.1 Ondas sonoras
      3. 17.2 Velocidad del sonido
      4. 17.3 Intensidad del sonido
      5. 17.4 Modos normales de una onda sonora estacionaria
      6. 17.5 Fuentes de sonido musical
      7. 17.6 Batimientos
      8. 17.7 El Efecto Doppler
      9. 17.8 Ondas expansivas
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
    12. Capítulo 12
    13. Capítulo 13
    14. Capítulo 14
    15. Capítulo 15
    16. Capítulo 16
    17. Capítulo 17
  12. Índice

Problemas

12.1 Condiciones para el equilibrio estático

24 .

Al apretar un perno, se empuja perpendicularmente una llave con una fuerza de 165 N a una distancia de 0,140 m del centro del perno. ¿Cuánto torque está ejerciendo en relación con el centro del perno?

25 .

Al abrir una puerta, se la empuja perpendicularmente con una fuerza de 55,0 N a una distancia de 0,850 m de las bisagras. ¿Qué torque está ejerciendo en relación con las bisagras?

26 .

Calcule la magnitud de la tensión en cada uno de los cables de soporte que se muestran a continuación. En cada caso, el peso del cuerpo suspendido es de 100,0 N y las masas de los cables son despreciables.

La Figura A muestra una pequeña bandeja de masa soportada por la cuerda T3 que está atada a las cuerdas T1 y T2. Las cuerdas T1 y T2 están unidas a dos travesaños que se cruzan en un ángulo de 90 grados. La cuerda T1 es perpendicular al travesaño al que está unida. La cuerda T2 forma un ángulo de 45 grados con el travesaño al que está conectada. La Figura B muestra una pequeña bandeja de masa soportada por la cuerda T2, que está atada a dos cuerdas idénticas T1. Las cuerdas T1 forman ángulos de 60 grados con el travesaño al que están unidas. La Figura C muestra una pequeña bandeja de masa soportada por la cuerda T3, que está atada a las cuerdas T1 y T2. Las cuerdas T1 y T2 forman ángulos de 60 y 45 grados, respectivamente, con el travesaño al que están unidas. La Figura D muestra una pequeña bandeja de masa soportada por la cuerda T4, que está atada a dos cuerdas T3 que forman un ángulo de 6o grados con la cuerda T2. La cuerda T2 está unida al travesaño por dos cuerdas T1. Las cuerdas T1 forman ángulos de 45 grados con el travesaño.
27 .

¿Qué fuerza debe aplicarse en el punto P para mantener en equilibrio la estructura mostrada? El peso de la estructura es despreciable.

La figura muestra la distribución de fuerzas aplicadas al punto P. Una fuerza de 2.000 N, dos metros a la izquierda del punto P, lo desplaza hacia abajo. Una fuerza de 4.000 N, dos metros a la derecha y un metro por encima del punto P, lo desplaza hacia la derecha.
28 .

¿Es posible aplicar una fuerza en P para mantener en equilibrio la estructura mostrada? El peso de la estructura es despreciable.

La figura muestra la distribución de fuerzas aplicadas al punto P. Una fuerza de 2.000 N, dos metros a la izquierda del punto P, lo desplaza hacia abajo. Una fuerza de 3.000 N, dos metros a la derecha del punto P, lo desplaza hacia arriba. Una fuerza de 5.000 N, dos metros a la derecha y un metro por encima del punto P, lo desplaza hacia la derecha.
29 .

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.

30 .

Un pequeño todoterreno de 1.000 kg tiene una distancia entre ejes de 3,0 m. Si el 60 % de su peso descansa sobre las ruedas delanteras, ¿a qué distancia detrás de las ruedas delanteras está el centro de masa del vagón?

31 .

El balancín uniforme está equilibrado en su centro de masa, como se ve a continuación. El niño más pequeño de la derecha tiene una masa de 40,0 kg. ¿Cuál es la masa de su amigo?

La figura es el esquema de dos niños en el balancín. Un niño se sienta a dos metros del borde del balancín y a dos metros del centro. Otro niño se sienta en el borde opuesto del balancín, a cuatro metros del centro.

12.2 Ejemplos de equilibrio estático

32 .

Un tablón uniforme descansa sobre una superficie nivelada como se muestra a continuación. El tablón tiene una masa de 30 kg y una longitud de 6,0 m. ¿Cuánta masa puede colocarse en su extremo derecho antes de que se incline? (Pista: Cuando la tabla está a punto de volcarse, hace contacto con la superficie solo a lo largo del borde que se convierte en un eje de rotación momentáneo).

La figura es el esquema del tablón uniforme que descansa en una superficie plana. Una parte del tablón de 4,2 metros de largo se apoya en el tablón. Una parte del tablón de 1,8 metros de largo cuelga sobre este.
33 .

El balancín uniforme que se muestra a continuación está equilibrado sobre un punto de apoyo situado a 3,0 m del extremo izquierdo. El niño más pequeño de la derecha tiene una masa de 40 kg y el niño más grande de la izquierda tiene una masa de 80 kg. ¿Cuál es la masa del tablero?

La figura es el esquema de dos niños en el balancín. Un niño se sienta en el borde del balancín a tres metros del centro. Otro niño se sienta en el borde opuesto del balancín, a cinco metros del centro.
34 .

Para sacar su auto del barro, un hombre ata un extremo de una cuerda al parachoques delantero y el otro a un árbol situado a 15 m de distancia, como se muestra a continuación. A continuación, tira del centro de la cuerda con una fuerza de 400 N, lo que hace que su centro se desplace 0,30 m, como se muestra. ¿Cuál es la fuerza de la cuerda sobre el auto?

La figura es un esquema que muestra una cuerda atada al parachoques delantero y el otro extremo a un árbol a 15 m de distancia. Se aplica una fuerza de 400 N al centro de la cuerda y hace que se desplace 0,30 m.
35 .

Un andamio uniforme de 40,0 kg de longitud de 6,0 m está soportado por dos cables ligeros, como se muestra a continuación. Un pintor de 80,0 kg se sitúa a 1,0 m del extremo izquierdo del andamio, y su equipo de pintura está a 1,5 m del extremo derecho. Si la tensión del cable izquierdo es el doble que la del cable derecho, calcule la tensión en los cables y la masa del equipo.

La figura es un esquema que muestra a un hombre de pie en el lado izquierdo y el cubo colocado en el lado derecho de un andamio.
36 .

Cuando la estructura que se muestra a continuación está apoyada en el punto P, está en equilibrio. Calcule la magnitud de la fuerza F y la fuerza aplicada en P. El peso de la estructura es despreciable.

La figura muestra la distribución de fuerzas aplicadas al punto P. Una fuerza de 2.000 N, dos metros a la izquierda del punto P, lo desplaza hacia abajo. La fuerza F, dos metros a la izquierda y dos metros por encima del punto P, lo desplaza hacia la derecha. Una fuerza de 1.000 N, dos metros a la derecha y tres metros por debajo del punto P, lo desplaza hacia la izquierda.
37 .

Para subir al tejado, una persona (con una masa de 70,0 kg) coloca una escalera de aluminio de 6,00 m (con una masa de 10,0 kg) contra la casa, sobre una plataforma de hormigón con la base de la escalera a 2,00 m de la casa. La escalera se apoya en un canalón de plástico para la lluvia, que podemos suponer sin fricción. El centro de masa de la escalera está a 2,00 m de la parte inferior. La persona está de pie a 3,00 m del fondo. Encuentre las fuerzas de reacción normal y de fricción sobre la escalera en su base.

38 .

Un puntal horizontal uniforme pesa 400,0 N. Un extremo del puntal está unido a un soporte con bisagras en la pared, y el otro extremo del puntal está unido a una señal que pesa 200,0 N. El puntal también está soportado por un cable unido entre el extremo del puntal y la pared. Suponiendo que todo el peso del cartel esté fijado en el extremo del puntal, calcule la tensión en el cable y la fuerza en la bisagra del puntal.

La figura es el esquema de un cartel que cuelga del extremo de un puntal uniforme. El puntal forma un ángulo de 30 grados con el cable atado a la pared por encima del extremo izquierdo del puntal.
39 .

El antebrazo que se muestra a continuación está colocado en ángulo θθ con respecto a la parte superior del brazo, y se sostiene una masa de 5,0 kg en la mano. La masa total del antebrazo y de la mano es de 3,0 kg, y su centro de masa está a 15,0 cm del codo. (a) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que el músculo bíceps ejerce sobre el antebrazo para θ=60°?θ=60°? (b) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza sobre la articulación del codo para el mismo ángulo? (c) ¿Cómo dependen estas fuerzas del ángulo θ?θ?

La figura es el esquema de un antebrazo, rotado alrededor del codo. Se sostiene un balón de 5 kilos en la palma de la mano. La distancia entre el codo y el balón es de 35 centímetros. La distancia entre el codo y el músculo bíceps, que causa un torque alrededor del codo, es de 4 centímetros. El antebrazo forma un ángulo theta con el brazo.
40 .

La pluma uniforme que se muestra a continuación pesa 3.000 N. Se apoya en el cable horizontal y en el soporte de bisagra en el punto A. ¿Cuáles son las fuerzas sobre la pluma debidas al cable y al soporte en A? ¿La fuerza en A actúa a lo largo de la pluma?

La figura es el esquema de un peso de 2.000 N que se apoya en el cable de sujeción horizontal y en el soporte de bisagra en el punto A. El soporte de bisagra forma un ángulo de 45 grados con el suelo.
41 .

La pluma uniforme que se muestra a continuación pesa 700 N, mientras que el objeto que cuelga de su extremo derecho pesa 400 N. La pluma se sostiene por un cable ligero y una bisagra en la pared. Calcule la tensión en el cable y la fuerza en la bisagra de la pluma. ¿La fuerza sobre la bisagra actúa a lo largo del brazo?

La figura es el esquema de un peso de 400 N que se sostiene por un cable y una bisagra en la pared. La bisagra forma un ángulo de 20 grados con la línea perpendicular a la pared. El cable forma un ángulo de 45 grados con la línea perpendicular a la pared.
42 .

A continuación, se muestra la pluma de 12,0 m, AB, de una grúa que levanta una carga de 3.000 kg. El centro de masa de la pluma está en su centro geométrico, mientras que la masa de la pluma es de 1.000 kg. Para la posición indicada, calcule la tensión T en el cable y la fuerza en el eje A.

La figura es el esquema de una grúa que levanta una carga de 3.000 kg. El brazo de la grúa forma un ángulo de 30 grados con la línea paralela al suelo. El cable que soporta la carga forma un ángulo de 10 grados con el brazo.
43 .

La trampilla uniforme que se muestra a continuación mide 1,0 m por 1,5 m y pesa 300 N. Se apoya en una sola bisagra (H), y en una cuerda ligera, atada entre el centro de la puerta y el suelo. La puerta se mantiene en la posición indicada, donde su losa hace un 30°30° ángulo con el suelo horizontal y la cuerda hace un 20°20° ángulo con el suelo. Calcule la tensión en la cuerda y la fuerza en la bisagra.

La figura es el esquema de una trampilla de 1,0 m por 1,5 m. La puerta está sostenida por una sola bisagra etiquetada como H, y por una cuerda ligera, atada entre el centro de la puerta y el suelo. La puerta forma un ángulo de 30 grados con el suelo, mientras que la cuerda forma un ángulo de 20 grados con el suelo.
44 .

Un hombre de 90 kg camina sobre un caballete, como se muestra a continuación. El caballete mide 2,0 m de largo y 1,0 m de alto, y su masa es de 25,0 kg. Calcule la fuerza de reacción normal en cada pata en el punto de contacto con el suelo cuando el hombre está a 0,5 m del extremo más alejado del caballete. (Pista: En cada extremo, halle primero la fuerza de reacción total. Esta fuerza de reacción es la suma vectorial de dos fuerzas de reacción, cada una de las cuales actúa a lo largo de un tramo. La fuerza de reacción normal en el punto de contacto con el suelo es el componente normal (con respecto al suelo) de esta fuerza.

La figura es el esquema de un hombre que camina sobre un caballete. Cada lado del caballete se apoya en dos patas conectadas. Hay ángulos de 60 grados entre las patas.

12.3 Estrés, tensión y módulo elástico

45 .

La "mina" de los lápices es una composición de grafito con un módulo de Young de aproximadamente 1,0×109N/m2.1,0×109N/m2. Calcule el cambio de longitud de la mina de un lápiz automático si se golpea directamente en el lápiz con una fuerza de 4,0 N. La mina tiene 0,50 mm de diámetro y 60 mm de longitud.

46 .

Las antenas de televisión son las estructuras artificiales más altas de la Tierra. En 1987, un físico de 72,0 kg se colocó a sí mismo y colocó además 400 kg de equipo en la parte superior de una antena de 610 m de altura para realizar experimentos sobre la gravedad. ¿En cuánto se comprimió la antena, si la consideramos equivalente a un cilindro de acero de 0,150 m de radio?

47 .

¿Cuánto estira una alpinista de 65,0 kg su cuerda de nailon de 0,800 cm de diámetro cuando se cuelga a 35,0 m por debajo de un afloramiento rocoso? (Para el nailon, Y=1,35×109Pa.)Y=1,35×109Pa.)

48 .

Cuando el agua se congela, su volumen aumenta en 9,05 %. ¿Qué fuerza por unidad de superficie es capaz de ejercer el agua sobre un recipiente cuando se congela?

49 .

Un agricultor que hace zumo de uva llena una botella de cristal hasta el borde y la tapa bien. El zumo se expande más que el vaso cuando se calienta, de forma que el volumen aumenta en 0,2 %. Calcule la fuerza ejercida por el jugo por centímetro cuadrado si su módulo de compresibilidad es 1,8×109N/m2,1,8×109N/m2, suponiendo que la botella no se rompa.

50 .

Un disco de la columna vertebral está sometido a una fuerza de corte de 600,0 N. Calcule su deformación con el módulo de corte de 1,0×109N/m2.1,0×109N/m2. El disco equivale a un cilindro macizo de 0,700 cm de altura y 4,00 cm de diámetro.

51 .

Una vértebra está sometida a una fuerza de corte de 500,0 N. Calcule la deformación, considerando la vértebra como un cilindro de 3,00 cm de altura y 4,00 cm de diámetro. ¿Cómo se compara su resultado con el obtenido en el problema anterior? ¿Son los problemas de la columna vertebral más comunes en los discos que en las vértebras?

52 .

Calcule la fuerza que aplica un afinador de pianos para estirar una cuerda de acero en 8,00 mm, si la cuerda tiene originalmente 1,35 m de longitud y su diámetro es de 0,850 mm.

53 .

Un asta hueca de aluminio de 20,0 m de altura es equivalente en resistencia a un cilindro macizo de 4,00 cm de diámetro. Un viento fuerte dobla el poste tanto como lo haría una fuerza horizontal de 900,0 N en la parte superior. ¿Hasta dónde se flexiona la parte superior del poste?

54 .

Un cable de cobre de 1,0 cm de diámetro se estira un 1,0 % cuando se utiliza para levantar una carga ascendente con una aceleración de 2,0m/s2.2,0m/s2. ¿Cuál es el peso de la carga?

55 .

A medida que se perfora un pozo de petróleo, cada nueva sección de la tubería de perforación soporta su propio peso y el de la tubería y la broca que hay debajo. Calcule el estiramiento en una nueva tubería de acero de 6,00 m de longitud que soporta una broca de 100 kg y una longitud de tubería de 3,00 km con una densidad lineal de masa de 20,0 kg/m. Trate al tubo como un cilindro sólido de 5,00 cm de diámetro.

56 .

Una gran barra de acero cilíndrica y uniforme de densidad ρ=7,8g/cm3ρ=7,8g/cm3 tiene una longitud de 2,0 m y un diámetro de 5,0 cm. La varilla se sujeta a un suelo de hormigón con su eje largo en posición vertical. ¿Cuál es el estrés normal en la varilla en la sección transversal situada a (a) 1,0 m de su extremo inferior? (b) 1,5 m del extremo inferior?

57 .

Un alpinista de 90 kg se cuelga de una cuerda de nailon y la estira 25,0 cm. Si la cuerda tiene originalmente 30,0 m de longitud y su diámetro es de 1,0 cm, ¿cuál es el módulo de Young del nailon?

58 .

Una barra de suspensión de un puente colgante tiene una longitud de 25,0 m. Si la varilla es de acero, ¿cuál debe ser su diámetro para que no se estire más de 1,0 cm cuando un 2,5×104-kg2,5×104-kg ¿pasa un camión por allí? Supongamos que la barra soporta todo el peso del camión.

59 .

Un cable de cobre tiene una longitud de 1,0 m y un diámetro de 1,0 mm. Si el cable cuelga verticalmente, ¿cuánto peso hay que añadir a su extremo libre para poder estirarlo 3,0 mm?

60 .

Una pesa de 100 N se sujeta al extremo libre de un cable metálico que cuelga del techo. Cuando se añade un segundo peso de 100 N al cable, este se estira 3,0 mm. El diámetro y la longitud del cable son de 1,0 mm y 2,0 m, respectivamente. ¿Cuál es el módulo de Young del metal que se utiliza para fabricar el alambre?

61 .

El módulo de compresibilidad de un material es 1,0×1011N/m2.1,0×1011N/m2. ¿Qué cambio fraccional de volumen experimenta un trozo de este material cuando se somete a un aumento de la tensión de compresibilidad de 107N/m2?107N/m2? Supongamos que la fuerza se aplica uniformemente sobre la superficie.

62 .

Fuerzas normales de magnitud 1,0×106N1,0×106N se aplican uniformemente a una superficie esférica que encierra el volumen de un líquido. Esto hace que el radio de la superficie disminuya de 50,000 cm a 49,995 cm. ¿Cuál es el módulo de compresibilidad del líquido?

63 .

Durante un paseo por la cuerda, un equilibrista crea una tensión de 3,94×103N3,94×103N en un cable que se estira entre dos postes de soporte que están a 15,0 m de distancia. El alambre tiene un diámetro de 0,50 cm cuando no está estirado. Cuando el equilibrista está en el cable en el medio entre los postes el cable hace un ángulo de 5,0°5,0° por debajo de la horizontal. ¿Cuánto estira esta tensión el cable de acero cuando el equilibrista está en esta posición?

64 .

Al utilizar un borrador de lápiz, se ejerce una fuerza vertical de 6,00 N a una distancia de 2,00 cm de la unión entre la madera y el borrador. El lápiz tiene un diámetro de 6,00 mm y se mantiene en un ángulo de 20,0°20,0° a la horizontal. (a) ¿Cuánto se flexiona la madera perpendicularmente a su longitud? (b) ¿Cuánto se comprime longitudinalmente?

65 .

Las fuerzas normales se aplican uniformemente sobre la superficie de un volumen esférico de agua cuyo radio es de 20,0 cm. Si la presión sobre la superficie aumenta en 200 MPa, ¿en cuánto disminuye el radio de la esfera?

12.4 Elasticidad y plasticidad

66 .

Una cuerda uniforme de sección transversal 0,50cm20,50cm2 se rompe cuando la tensión de tracción en este alcanza 6,00×106N/m2.6,00×106N/m2. (a) ¿Cuál es la carga máxima que puede levantarse lentamente a rapidez constante por la cuerda? (b) ¿Cuál es la carga máxima que puede levantar la cuerda a una aceleración de 4,00m/s2?4,00m/s2?

67 .

El extremo de un cable metálico vertical de 2,0 m de longitud y 1,0 mm de diámetro está fijado a un techo, y el otro extremo está fijado a un platillo de peso de 5,0 N, como se muestra a continuación. La posición del puntero antes de la sartén es de 4.000 cm. A continuación, se añaden diferentes pesos a la zona del plato y se registra la posición del puntero en la tabla que se muestra. Grafique el estrés frente a la tensión de este alambre y utilice la curva resultante para determinar el módulo de Young y el límite de proporcionalidad del metal. ¿Qué metal es más probable que sea?

Carga añadida (incluido el plato)
(N)
Lectura de la escala
(cm)
0 4,000
15 4,036
25 4,073
35 4,109
45 4,146
55 4,181
65 4,221
75 4,266
85 4,316
La figura muestra un cable vertical sujeto al techo con el otro extremo sujeto a un platillo de pesas.
68 .

Un aluminio (ρ=2,7g/cm3)(ρ=2,7g/cm3) el cable está suspendido del techo y cuelga verticalmente. ¿Qué longitud deberá tener el cable para que el estrés en su extremo superior alcance el límite de proporcionalidad, que es 8,0×107N/m2?8,0×107N/m2?

Cita/Atribución

¿Desea citar, compartir o modificar este libro? Este libro es Creative Commons Attribution License 4.0 y debe atribuir a OpenStax.

Información de atribución
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato impreso, debe incluir en cada página física la siguiente atribución:
    Acceso gratis en https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-1/pages/1-introduccion
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato digital, debe incluir en cada vista de la página digital la siguiente atribución:
    Acceso gratuito en https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-1/pages/1-introduccion
Información sobre citas

© 2 sept. 2021 OpenStax. El contenido de los libros de texto que produce OpenStax tiene una licencia de Creative Commons Attribution License 4.0 license. El nombre de OpenStax, el logotipo de OpenStax, las portadas de libros de OpenStax, el nombre de OpenStax CNX y el logotipo de OpenStax CNX no están sujetos a la licencia de Creative Commons y no se pueden reproducir sin el previo y expreso consentimiento por escrito de Rice University.