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Física Universitaria Volumen 1

Problemas Adicionales

Física Universitaria Volumen 1Problemas Adicionales
  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 Adicionales

79 .

Un auto de carreras de Fórmula 1 se desplaza a 89,0 m/s por una pista recta y entra en una curva con un radio de curvatura de 200,0 m. ¿Qué aceleración centrípeta debe tener el auto para mantenerse en la pista?

80 .

Una partícula viaja en una órbita circular de radio de 10 m. Su rapidez cambia a una tasa de 15,0m/s215,0m/s2 en un instante en que su rapidez es de 40,0 m/s. ¿Cuál es la magnitud de la aceleración de la partícula?

81 .

El conductor de un auto que se mueve a 90,0 km/h pisa el freno cuando el auto entra en una curva circular de radio de 150,0 m. Si la rapidez del auto disminuye a una tasa de 9,0 km/h cada segundo, ¿cuál es la magnitud de la aceleración del auto en el instante en que su rapidez es de 60,0 km/h?

82 .

Un auto de carreras que entra en la parte curva de la pista en las 500 millas de Daytona reduce su rapidez de 85,0 m/s a 80,0 m/s en 2,0 s. Si el radio de la parte curva de la pista es de 316,0 m, calcule la aceleración total del auto de carreras al principio y al final de la reducción de rapidez.

83 .

Un elefante se encuentra en la superficie de la Tierra a una latitud λ.λ. Calcule la aceleración centrípeta del elefante resultante de la rotación de la Tierra alrededor de su eje polar. Exprese su respuesta en términos de λ,λ, el radio RERE de la Tierra, y el tiempo T para una rotación de la Tierra. Compare su respuesta con la g para λ=40°.λ=40°.

La Tierra se ilustra girando alrededor del eje vertical norte-sur. El ecuador se muestra como un círculo horizontal en la superficie terrestre, centrado en el centro de la Tierra. Se muestra un segundo círculo en la superficie terrestre, paralelo al ecuador pero al norte de éste. Este círculo está en la latitud lambda, lo que significa que el ángulo entre el radio a este círculo y al ecuador es lambda.
84 .

Un protón en un sincrotrón se mueve en un círculo de radio de 1 km y aumenta su rapidez en v(t)=c1+c2t2,dondec1=2,0×105m/s,v(t)=c1+c2t2,dondec1=2,0×105m/s,
c2=105m/s3.c2=105m/s3. (a) ¿Cuál es la aceleración total del protón en t = 5,0 s? (b) ¿A qué tiempo la expresión de la velocidad deja de ser física?

85 .

Un aspa de hélice en reposo comienza a girar desde t = 0 s hasta t = 5,0 s con una aceleración tangencial de la punta del aspa a 3,00m/s2.3,00m/s2. La punta del aspa está a 1,5 m del eje de rotación. En t = 5,0 s, ¿cuál es la aceleración total de la punta del aspa?

86 .

Una partícula ejecuta un movimiento circular con una frecuencia angular constante de ω=4,00rad/s.ω=4,00rad/s. Si el tiempo t = 0 corresponde a la posición de la partícula situada en y = 0 m y x = 5 m, (a) ¿cuál es la posición de la partícula en t = 10 s? (b) ¿cuál es su velocidad en este tiempo? (c) ¿cuál es su aceleración?

87 .

La aceleración centrípeta de una partícula es aC=4,0m/s2aC=4,0m/s2 en t = 0 s donde se encuentra en el eje de la x y se mueve en sentido contrario de las agujas del reloj en el plano xy. Ejecuta un movimiento circular uniforme en torno a un eje a una distancia de 5,0 m. ¿Cuál es su velocidad en t = 10 s?

88 .

Una varilla de 3,0 m de longitud rota a 2,0 rev/s en torno a un eje situado en un extremo. Compare las aceleraciones centrípetas en radios de (a) 1,0 m, (b) 2,0 m y (c) 3,0 m.

89 .

Una partícula situada inicialmente en (1,5j^+4,0k^)m(1,5j^+4,0k^)m sufre un desplazamiento de (2,5i^+3,2j^-1,2k^)m.(2,5i^+3,2j^-1,2k^)m. ¿Cuál es la posición final de la partícula?

90 .

La posición de una partícula viene dada por r(t)=(50m/s)ti^-(4,9m/s2)t2j^.r(t)=(50m/s)ti^-(4,9m/s2)t2j^. (a) ¿Cuáles son la velocidad y la aceleración de la partícula en función del tiempo? (b) ¿Cuáles son las condiciones iniciales para producir el movimiento?

91 .

Una nave espacial viaja a una velocidad constante de v(t)=250,0i^m/sv(t)=250,0i^m/s cuando sus cohetes se activan, lo que le imprime una aceleración de a(t)=(3,0i^+4,0k^)m/s2.a(t)=(3,0i^+4,0k^)m/s2. ¿Cuál es su velocidad 55 s después de la activación de los cohetes?

92 .

Una ballesta apunta horizontalmente a un objetivo a 40 m de distancia. La flecha impacta 30 cm por debajo del punto al que estaba dirigida. ¿Cuál es la velocidad inicial de la flecha?

93 .

Un atleta de salto largo puede saltar una distancia de 8,0 m cuando se eleva a un ángulo de 45°45° con respecto a la horizontal. Suponiendo que pueda saltar con la misma rapidez inicial en todos los ángulos, ¿cuánta distancia pierde al saltar a 30°?30°?

94 .

En el planeta Arcon, el alcance horizontal máximo de un proyectil lanzado a 10 m/s es de 20 m. ¿Cuál es la aceleración de la gravedad en este planeta?

95 .

Un ciclista de montaña se topa con un obstáculo en un circuito de carreras que lo lanza por el aire a 60°60° de la horizontal. Si aterriza a una distancia horizontal de 45,0 m y 20 m por debajo de su punto de lanzamiento, ¿cuál es su rapidez inicial?

96 .

¿Cuál tiene mayor aceleración centrípeta, un auto con una rapidez de 15,0 m/s a lo largo de una pista circular de radio de 100,0 m o un auto con una rapidez de 12,0 m/s a lo largo de una pista circular de radio de 75,0 m?

97 .

Un satélite geosincrónico orbita la Tierra a una distancia de 42.250,0 km y tiene un periodo de 1 día. ¿Cuál es la aceleración centrípeta del satélite?

98 .

Dos lanchas rápidas viajan a la misma rapidez con respecto al agua en direcciones opuestas en un río en movimiento. Un observador en la orilla del río ve que las lanchas se mueven a 4,0 m/s y 5,0 m/s. (a) ¿Cuál es la rapidez de las lanchas con respecto al río? (b) ¿A qué velocidad se mueve el río con respecto a la orilla?

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