UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA:

Lista de problemas de la unidad 1 100413 – FÍSICA GENERAL Director: Edson Daniel Benitez Rodriguez

LISTADO DE PROBLEMAS BASE PARA RESOLVER EL PROBLEMA 1

Los siguiente problemas son una recopilación de los problemas del libro de física para
ciencias e ingeniería de (Serway & Jewett Jr., 2008), licencia en versión digital para la
UNAD, para entrar al libro se debe entrar a la biblioteca virtual con usuario y contraseña,
luego en las bases de datos, buscar en Librisite-ciencia-física)

Tema 1: Física y medición (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr. 2008)
1. Ordene las siguientes cinco cantidades de la más grande a la más pequeña: a) 0,0045 kg, b) 34 g,
c) 6,5x106 mg, d) 8,3 x 10-7 Gg, e) 6,3 x 109 g.

TABLA DE PREFIJOS DEL S.I.

Potencia Prefijo Prefijo Potencia Prefijo Abreviatura

10-24 yocto y 103 Kilo K
10-21 zepto z 106 Mega M
10-18 atto a 109 Giga G
10-15 femto f 1012 Tera T
10-12 pico p 1015 Peta P
10-9 nano n 1018 Exa E
10-6 micro  1021 zetta Z
10-3 mili m 1024 yotta Y
10-2 centi c
10-1 deci D

2. Una importante compañía automotriz muestra un molde de su primer automóvil, hecho de 9.35 kg de hierro.
Para celebrar sus 100 años en el negocio, un trabajador fundirá el molde en oro a partir del original. ¿Qué
masa de oro se necesita para hacer el nuevo modelo?

3. La ley de gravitación universal de Newton se representa por:

𝑴𝒎
𝑭=𝑮
𝒓²
Aquí F es la magnitud de la fuerza gravitacional ejercida por un objeto pequeño sobre otro, M y m son las
masas de los objetos y r es una distancia que los separa. La fuerza tiene las unidades del SI kg · m/s²
(Newton). ¿Cuáles son las unidades del SI de la constante de proporcionalidad G?

4. Suponga que su cabello crece a una proporción de 1/32 pulgada por cada día. Encuentre la proporción a la
que crece en nanómetros por segundo. Dado que la distancia entre átomos en una molécula es del orden
de 0.1 nm, su respuesta sugiere cuán rápidamente se ensamblan las capas de los átomos en esta síntesis
de proteínas.

5. Encuentre el orden de magnitud del número de pelotas de tenis de mesa que entrarían en una habitación
de su casa (sin estrujarse). En su solución, establezca las cantidades que midió o estimó y los valores que
tomó para ellas.
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6. Una placaESCUELA DE CIENCIAS
rectangular BASICAS
tiene una TECNOLOGIA
longitud E INGENIERIA:
de (32.4 ± 0.2) cm y un ancho de (8.7 ± 0.1) cm. Calcule el área
Lista de problemas de la unidad
de la placa, incluida su incertidumbre. 1 100413 – FÍSICA GENERAL Director: Edson Daniel Benitez Rodriguez

Tema 2: Movimiento en una dimensión (Problemas tomados del libro de (Serway &
Jewett Jr., 2008)
7. Un carro es empujado a lo largo de una pista horizontal recta. a) En cierta sección de su movimiento, su
velocidad original es vxi = +3 m/s y experimenta un cambio en velocidad de Δvx = +4 m/s. ¿En esta sección
de su movimiento aumenta su velocidad o frena? ¿Su aceleración es positiva o negativa? b) En otra parte
de su movimiento, vxi = -3 m/s y Δvx = +4 m/s. ¿Experimenta aumento o disminución neta en rapidez? ¿Su
aceleración es positiva o negativa? c) En un tercer segmento de su movimiento, vxi = +3 m/s y Δvx = -4 m/s.
¿Tiene una ganancia o pérdida neta en rapidez? ¿Su aceleración es positiva o negativa? d) En un cuarto
intervalo de tiempo, vxi = -3 m/s y Δvx = -4 m/s. ¿El carro gana o pierde rapidez? ¿Su aceleración es positiva
o negativa?, Justifique cada una de las respuestas.

8. En la figura se muestra la posición en función del tiempo para cierta partícula que se mueve a lo largo del
eje x. Encuentre la velocidad promedio en los siguientes intervalos de tiempo. a) 0 a 2 s, b) 0 a 4 s,
c) 2 s a 4 s, d) 4 s a 7 s, e) 0 a 8 s.

Figura 1. Tomada de Física para Ciencias e ingeniería (Serway & Jewett Jr. 2008)

9. La posición de una partícula que se mueve a lo largo del eje x varía con el tiempo de acuerdo con la
expresión x = 3t2, donde x está en metros y t en segundos. Evalúe su posición a) en t=3.00 s y
b) en 3.00 s + t. c) Evalúe el límite de x/t conforme t tiende a cero para encontrar la velocidad en
t =3.00 s (Utilice la definición de derivada por límites).

10. Una liebre y una tortuga compiten en una carrera en una ruta de 1.00 km de largo. La tortuga, paso a paso
continuo y de manera estable a su máxima rapidez de 0.200 m/s se dirige hacia la línea de meta. La liebre
corre a su máxima rapidez de 8.00 m/s hacia la meta durante 0.800 km y luego se detiene para fastidiar a
la tortuga. ¿Cuán cerca de la meta la liebre puede dejar que se acerque la tortuga antes de reanudar la
carrera, que gana la tortuga en un final de fotografía? Suponga que ambos animales, cuando se mueven, lo
hacen de manera constante a su respectiva rapidez máxima

11. Un avión jet se aproxima para aterrizar con una rapidez de 100 m/s y una aceleración con una magnitud
máxima de 5.00 m/s² conforme llega al reposo. a) Desde el instante cuando el avión toca la pista, ¿cuál es
el intervalo de tiempo mínimo necesario antes de que llegue al reposo? b) ¿Este avión puede aterrizar en el
aeropuerto de una pequeña isla tropical donde la pista mide 0.800 km de largo? Explique su respuesta.
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Lista de problemas de la unidad 1 100413 – FÍSICA GENERAL Director: Edson Daniel Benitez Rodriguez

12. La rapidez de una bala mientras viaja por el cañón de un rifle hacia la abertura está dada por
v = (-5.00X107) t2 + (3.00 X 105)t, donde v está en metros por segundo y t en segundos. La aceleración de
la bala justo cuando sale del cañón es cero. a) Determine la aceleración y posición de la bala como función
del tiempo cuando la bala está en el cañón. b) Determine el intervalo de tiempo durante el que la bala
acelera. c) Encuentre la rapidez a la que sale del cañón la bala. d) ¿Cuál es la longitud del cañón?

Subtema 3: Vectores (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008)
13. Las coordenadas polares de un punto son r = 4.20 m y θ = 210°. ¿Cuáles son las coordenadas cartesianas
de este punto?

14. Un avión vuela desde el campo base al lago A, a 280 km de distancia en la dirección 20.0° al noreste.
Después de soltar suministros vuela al lago B, que está a 190 km a 30.0° al noroeste del lago A. Determine
gráficamente la distancia y dirección desde el lago B al campo base.

15. Un vector tiene una componente x de -32.0 unidades y otra componente y de 15.0 unidades. Encuentre la
magnitud y dirección de este vector.

Tema 4: Movimiento en dos dimensiones (Problemas tomados del libro de (Serway &
Jewett Jr., 2008)
16. Un motociclista se dirige al sur a 20.0 m/s durante 3.00 min, luego da vuelta al oeste y viaja a 25.0 m/s
durante 2.00 min y finalmente viaja al noroeste a 30.0 m/s durante 1.00 min. Para este viaje de 6.00 min,
encuentre a) el desplazamiento vectorial total, b) la rapidez promedio y c) la velocidad promedio. Sea el eje
x positivo que apunta al este.

17. Un pez que nada en un plano horizontal tiene velocidad 𝒗𝒊 = (𝟒. 𝟎𝟎𝒊̂ + 𝟏. 𝟎𝟎𝒋̂) 𝒎/𝒔 en un punto en el
océano donde la posición relativa a cierta roca es 𝒓𝒊 = (𝟏𝟎. 𝟎𝟎𝒊̂ + 𝟒. 𝟎𝟎𝒋̂) 𝒎. Después de que el pez nada
con aceleración constante durante 20.0s, su velocidad es 𝒗𝒊 = (𝟐𝟎. 𝟎𝟎𝒊̂ + 𝟓. 𝟎𝟎𝒋̂) 𝒎/𝒔. a) ¿Cuáles son las
componentes de la aceleración? b) ¿Cuál es la dirección de la aceleración respecto del vector unitario 𝒊̂ ?
c) Si el pez mantiene aceleración constante, ¿dónde está en t = 25.0 s y en qué dirección se mueve?

18. En un bar local, un cliente desliza sobre la barra un tarro de cerveza vacío para que lo vuelvan a llenar. El
cantinero está momentáneamente distraído y no ve el tarro, que se desliza de la barra y golpea el suelo a
1.40 m de la base de la barra. Si la altura de la barra es de 0.860 m, a) ¿con qué velocidad el tarro dejó la
barra? b) ¿Cuál fue la dirección de la velocidad del tarro justo antes de golpear el suelo?

19. Desde la azotea de un edificio se lanza una piedra hacia arriba a un ángulo de 20.0o con respecto a la
horizontal y con una velocidad inicial de 30.0 m/s. Si la altura del edificio es de 40.0m, a) ¿Cuánto tiempo
permanece la piedra en el aire?, b) ¿Cuál es la velocidad de la piedra justa antes de impactar el suelo? y c)
¿Dónde golpea la piedra el suelo?

20. Un tren frena mientras entra a una curva horizontal cerrada, y frena de 90.0 km/h a 50.0 km/h en los 15.0 s
que tarda en cubrir la curva. El radio de la curva es de 150 m. Calcule la aceleración en el momento en que
la rapidez del tren alcanza 50.0 km/h. Suponga que continúa frenando a este tiempo con la misma relación.
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ESCUELA
21. Un automóvil DEhacia
viaja CIENCIAS
el BASICAS
este conTECNOLOGIA E INGENIERIA:
una rapidez de 50.0 km/h. Gotas de lluvia caen con una rapidez
Lista de problemas de la unidad 1 100413
constante en vertical respecto de la Tierra. Las trazas – FÍSICA GENERAL
de la lluvia en las Director:
ventanas Edson Daniel Benitez
laterales Rodriguez
del automóvil
forman un ángulo de 60.0° con la vertical. Encuentre la velocidad de la lluvia en relación con a) el automóvil
y b) la Tierra.

Tema 5: Leyes del movimiento (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr.
2008)

22. Un objeto de 4.00 kg se somete a una aceleración conocida por 𝒂 = (𝟏. 𝟎𝟎𝒊̂ + 𝟔. 𝟎𝟎𝒋̂) 𝒎/𝒔𝟐 . Encuentre la
fuerza resultante que actúa sobre él y la magnitud de la fuerza resultante.

23. La distancia entre dos postes de teléfono es de 50.0 m. Cuando un ave de 1.00 kg se posa sobre el alambre
del teléfono a la mitad entre los postes, el alambre se comba 0.200 m. Dibuje un diagrama de cuerpo libre
del ave. ¿Cuánta tensión produce el ave en el alambre? Ignore el peso del alambre.

24. Un automóvil viaja a 50.0 mi/h en una autopista. a) Si el coeficiente de fricción estática entre camino y llantas
en un día lluvioso es 0.100, ¿cuál es la distancia mínima en la que el automóvil se detendrá? b) ¿Cuál es la
distancia de frenado cuando la superficie está seca y s = 0.600?

25. Se observa que un objeto de 1.00 kg tiene una aceleración de 10.0 m/s2 en una dirección a 30.0° al noreste.
La fuerza F2 que se ejerce sobre el objeto tiene una magnitud de 5.00 N y se dirige al norte. Determine la
magnitud y dirección de la fuerza F1 que actúa sobre el objeto.

Figura 2. Tomada de Física para Ciencias e ingeniería (Serway & Jewett Jr. 2008)

26. Los sistemas que se muestran en la figura 3 están en equilibrio. Si las balanzas de resorte se calibran en
Newton, ¿qué lectura indica en cada caso? Ignore las masas de las poleas y cuerdas, y suponga que las
poleas y el plano inclinado en el inciso (d) no tienen fricción.
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ESCUELA DE Figura
CIENCIAS BASICAS
3. Tomada deTECNOLOGIA E INGENIERIA:
Física para Ciencias e ingeniería (Serway & Jewett Jr. 2008)
Lista de problemas de la unidad 1 100413 – FÍSICA GENERAL Director: Edson Daniel Benitez Rodriguez

27. Un bloque de masa m = 2.00 kg se libera desde el reposo en h = 0.500 m sobre la superficie de una mesa,
en lo alto de un plano inclinado de θ = 30.0°, como se muestra en la figura 4. El plano sin fricción está fijo
sobre una mesa de altura H = 2.00 m. a) Determine la aceleración del bloque mientras se desliza por el
plano. b) ¿Cuál es la velocidad del bloque cuando deja el plano? c) ¿A qué distancia de la mesa el bloque
golpeará el suelo? d) ¿Qué intervalo de tiempo transcurre entre la liberación del bloque y su golpe en el
suelo? e) ¿La masa del bloque afecta alguno de los cálculos anteriores?

Figura 4. Tomada de Física para Ciencias e ingeniería (Serway & Jewett Jr. 2008)

28. Un objeto de masa M se mantiene en lugar mediante una fuerza aplicada F y un sistema de polea como
se muestra en la figura 5. Las poleas no tienen masa ni fricción. Encuentre a) la tensión en cada sección
de cuerda, T1, T2, T3, T4 y T5 y b) la magnitud de F. Sugerencia: Dibuje un diagrama de cuerpo libre para
cada polea.

Figura 5. Tomada de Física para Ciencias e ingeniería (Serway & Jewett Jr. 2008)

Subtema 5: Movimiento circular (Problemas tomados del libro de (Serway & Jewett Jr., 2008))
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ESCUELA
29. En el modelo DE CIENCIAS
de Bohr BASICAS
del átomo TECNOLOGIAla
de hidrógeno, E INGENIERIA:
rapidez del electrón es aproximadamente 2.20 x 10-6 m/s.
Lista de problemas de la unidad 1 100413
Encuentre a) la fuerza que actúa sobre el electrón – FÍSICA GENERAL da vueltas
mientras Director:
enEdson
unaDaniel
órbitaBenitez Rodriguez
circular de
0.530 x10-10 m de radio y b) la aceleración centrípeta del electrón.

30. Un halcón vuela en un arco horizontal de 12.0 m de radio con una rapidez constante de 4.00 m/s. a)
Encuentre su aceleración centrípeta. b) El halcón continúa volando a lo largo del mismo arco horizontal pero
aumenta su rapidez en una proporción de 1.20 m/s2. Encuentre la aceleración (magnitud y dirección) bajo
estas condiciones.

31. Una curva en un camino forma parte de un círculo horizontal. Cuando la rapidez de un automóvil que circula
por ella es de 14 m/s constante, la fuerza total sobre el conductor tiene 130 N de magnitud. ¿Cuál es la
fuerza vectorial total sobre el conductor si la rapidez es 18.0 m/s?

32. Mientras dos astronautas del Apolo estaban en la superficie de la Luna, un tercer astronauta orbitaba la
Luna. Suponga que la órbita es circular y 100 km arriba de la superficie de la Luna, donde la aceleración
debida a la gravedad es 1.52 m/s2. El radio de la Luna es 1.70 X 106 m. Determine a) la rapidez orbital del
astronauta y b) el periodo de la órbita.

33. Un niño de 40.0 kg se mece en un columpio sostenido por dos cadenas, cada una de 3.00 m de largo. La
tensión en cada cadena en el punto más bajo es 350 N. Encuentre a) la rapidez del niño en el punto más
bajo y b) la fuerza que ejerce el asiento sobre el niño en el punto más bajo. (Ignore la masa del asiento.)

Referencias
Serway, R. A., & Jewett Jr., J. W. (2008). Física para ciencias e ingenierías Vol. 1 (p. 723). Recuperado de
http://unad.libricentro.com/libro.php?libroId=323#