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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

72 .

Dos pequeñas fuerzas, F1=-2,40i^-6,10j^F1=-2,40i^-6,10j^ N y F2=8,50i^-9,70j^F2=8,50i^-9,70j^ N, son ejercidas sobre un asteroide errante por un par de tractores espaciales. (a) Halle la fuerza neta. (b) ¿Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza neta? (c) Si la masa del asteroide es de 125 kg, ¿qué aceleración experimenta (en forma vectorial)? (d) ¿Cuál es la magnitud y la dirección de la aceleración?

73 .

Sobre un objeto actúan dos fuerzas de 25 y 45 N. Sus direcciones difieren en 70°70°. La aceleración resultante tiene una magnitud de 10,0m/s2.10,0m/s2. ¿Cuál es la masa del cuerpo?

74 .

Una fuerza de 1600 N actúa en paralelo a una rampa para empujar un piano de 300 kg hacia un furgón en movimiento. La rampa está inclinada a 20°20°. (a) ¿Cuál es la aceleración del piano al subir la rampa? (b) ¿Cuál es la velocidad del piano al llegar a la cima si la rampa tiene 4,0 m de longitud y el piano parte del reposo?

75 .

Dibuje un diagrama de cuerpo libre de un buceador que ha entrado en el agua, se ha desplazado hacia abajo y sobre él actúa una fuerza ascendente debida al agua que equilibra el peso (es decir, el buceador está suspendido).

76 .

Para una nadadora que acaba de saltar de un trampolín, suponga que la resistencia del aire es despreciable. La nadadora tiene una masa de 80,0 kg y salta desde un trampolín a 10,0 m por encima del agua. Tres segundos después de entrar en el agua, su movimiento descendente se detiene. ¿Qué fuerza media hacia arriba ha ejercido el agua sobre ella?

77 .

(a) Halle la ecuación para determinar la magnitud de la fuerza neta necesaria para detener un auto de masa m, dado que la rapidez inicial del auto es v0v0 y la distancia de parada es x. (b) Halle la magnitud de la fuerza neta si la masa del auto es de 1.050 kg, la rapidez inicial es de 40,0 km/h y la distancia de parada es de 25,0 m.

78 .

Un velero tiene una masa de 1,50×1031,50×103 kg y sobre este actúa una fuerza de 2,00×1032,00×103 N hacia el este, mientras que el viento actúa detrás de las velas con una fuerza de 3,00×1033,00×103 N en una dirección de 45°45° al norte del este. Halle la magnitud y la dirección de la aceleración resultante.

79 .

Halle la aceleración del cuerpo de masa 10,0 kg que se muestra a continuación.

Tres flechas irradian hacia el exterior desde un círculo marcado como m. F1, igual a 10 N, apunta verticalmente hacia abajo. F2, igual a 20 N, apunta hacia arriba y hacia la derecha, formando un ángulo de menos 37 grados con el eje de la y positiva. F3, igual a 10 N, apunta hacia arriba y hacia la izquierda, formando un ángulo de 37 grados con el eje de la y positiva.
80 .

Un cuerpo de masa 2,0 kg se mueve a lo largo del eje de la x con una rapidez de 3,0 m/s en el instante representado a continuación. (a) ¿Cuál es la aceleración del cuerpo? (b) ¿Cuál es la velocidad del cuerpo 10,0 s después? (c) ¿Cuál es su desplazamiento después de 10,0 s?

Tres flechas irradian hacia el exterior desde un círculo marcado como m. F1, igual a 50 N, apunta hacia arriba y hacia la derecha, formando un ángulo de 37 grados con el eje de la x. F2, igual a 30 N, apunta hacia la izquierda y hacia abajo, formando un ángulo de menos 30 grados con el eje de la y negativa. F3, igual a 80 N, apunta a la izquierda.
81 .

La fuerza FBFB tiene el doble de magnitud de la fuerza FA.FA. Halle la dirección en la que se acelera la partícula en esta figura.

Dos flechas irradian hacia el exterior desde un círculo marcado como m. F subíndice A apunta a la derecha. F subíndice B apunta hacia abajo y hacia la izquierda, formando un ángulo de 45 grados con la horizontal.
82 .

A continuación, se muestra un cuerpo de masa 1,0 kg bajo la influencia de las fuerzas FAFA, FBFB, y mgmg. Si el cuerpo acelera hacia la izquierda a 20m/s220m/s2, ¿que son FAFA y FBFB?

Tres flechas irradian hacia el exterior desde un punto marcado m. F subíndice A apunta hacia la izquierda y hacia abajo, formando un ángulo de 60 grados con el eje de la x negativa. F subíndice B apunta hacia la izquierda y hacia arriba, formando un ángulo de menos 30 grados con el eje de la x negativa. El vector mg apunta verticalmente hacia abajo.
83 .

Una fuerza actúa sobre un auto de masa m de forma que la rapidez v del auto aumenta con la posición x como v=kx2v=kx2, donde k es constante y todas las cantidades están en unidades del SI. Halle la fuerza que actúa sobre el auto en función de la posición.

84 .

Se aplica una fuerza de 7,0 N paralela a una inclinación a una caja de 1,0 kg. La rampa está inclinada a 20°20° y no tiene fricción. (a) ¿Cuál es la aceleración de la caja? (b) Si todas las demás condiciones son iguales pero la rampa tiene una fuerza de fricción de 1,9 N, ¿cuál es la aceleración?

85 .

Dos cajas, A y B, están en reposo. La caja A está en un terreno llano, mientras que la caja B descansa en un plano inclinado con un ángulo θθ con la horizontal. (a) Escriba expresiones para la fuerza normal que actúa sobre cada bloque. (b) Compare las dos fuerzas; es decir, diga cuál es mayor o si son iguales en magnitud. (c) Si el ángulo de inclinación es 10°10°, ¿qué fuerza es mayor?

86 .

Una masa de 250,0 g está suspendida de un resorte que cuelga verticalmente. El resorte se estira 6,00 cm. ¿Cuánto se estirará el resorte si la masa suspendida es de 530,0 g?

87 .

Como se muestra a continuación, dos resortes idénticos, cada uno con la constante del resorte 20 N/m, soportan un peso de 15,0 N. (a) ¿Cuál es la tensión del resorte A? (b) ¿Cuál es la cantidad de estiramiento del resorte A desde la posición de reposo?

La figura muestra dos resortes idénticos colgados uno al lado del otro. Sus extremos inferiores se juntan y soportan un peso. Cada resorte forma un ángulo de 30 grados con la vertical.
88 .

A continuación, se muestra un bloque de 30,0 kg que descansa sobre una rampa sin fricción inclinada a 60°60° de la horizontal. El bloque está sujeto por un resorte que se estira 5,0 cm. ¿Cuál es la constante de fuerza del resorte?

La figura muestra una superficie inclinada hacia abajo y hacia la izquierda, formando un ángulo de 60 grados con la horizontal. Un objeto de 30 kg cuelga de un resorte y se apoya en la pendiente.
89 .

Los carpinteros que construyen una casa utilizan clavos de una caja grande. La caja se suspende de un resorte dos veces durante el día para medir el uso de los clavos. Al principio del día, el resorte se estira 50 cm. Al final del día, el resorte se estira 30 cm. ¿Qué fracción o porcentaje de los clavos se ha utilizado?

90 .

Se aplica una fuerza a un bloque para que suba 30°30° de inclinación. La inclinación es sin fricción. Si F=65,0NF=65,0N y M=5,00kgM=5,00kg, ¿cuál es la magnitud de la aceleración del bloque?

La figura muestra una superficie inclinada hacia abajo y hacia la derecha, en un ángulo de 30 grados con la horizontal. Sobre ella descansa una caja marcada como M. Una flecha marcada como F apunta horizontalmente a la izquierda hacia la caja. El ángulo formado por la flecha y la pendiente es de 30 grados.
91 .

Se aplican dos fuerzas a un objeto de 5,0 kg y este se acelera a una tasa de 2,0m/s22,0m/s2 en la dirección de la y positiva. Si una de las fuerzas actúa en la dirección de la x positiva con una magnitud de 12,0 N, halle la magnitud de la otra fuerza.

92 .

El bloque de la derecha que se muestra a continuación tiene más masa que el bloque de la izquierda (m2>m1m2>m1). Dibuje diagramas de cuerpo libre para cada bloque.

Una polea está sujeta al techo. Una cuerda pasa por encima. Un bloque de masa m1 está unido al extremo izquierdo de la cuerda y otro bloque marcado m2 está unido al extremo derecho de la cuerda. M2 cuelga más abajo que m1.
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