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DINÁMICA (Ejercicios2)
DINÁMICA (Ejercicios2)
DINÁMICA (Ejercicios2)
4. Un muelle se alarga 0,2 m si se le aplica una fuerza de 5N. Indica qué fuerza
producirá un alargamiento de 0,8 m. (Sol.: 20 N)
10. Una grúa ejerce una fuerza sobre una caja de 80 N con un ángulo de 110º.
Si del otro lado la caja es arrastrada con una fuerza horizontal de 30 N,
¿Cuál es la fuerza resultante? (Sol.: 75,22 N)
16. Una fuerza F aplicada a una masa m1 le produce una aceleración de 10 m/s2.
La misma fuerza aplicada a una masa m2 le produce una aceleración de 15
m/s2. ¿Qué relación existe entre las dos masas? (Sol: 1,5 veces mayor)
17. Un ascensor de 3000 N de peso arranca con una aceleración de 0,2 m/s2.
Calcula la fuerza que ejerce el cable que lo eleva. (Sol: 3061,22 N)
18. El motor de un ascensor de 100 Kg. De masa ejerce una fuerza vertical
hacia arriba de 1200 N. Dibuja todas las fuerzas que actúan sobre el
ascensor. ¿Cuánto vale la fuerza resultante sobre el ascensor? ¿Con qué
aceleración subirá? (Sol: 220N; 2,2 m/s2)
19. Calcula la fuerza que tiene que hacer el cable de un ascensor de 500 kg en
cada uno de los casos siguientes:
a) Para que suba con una aceleración de 2 m/s2.
b) Para que suba con una velocidad constante de 2 m/s.
c) Para que frene cuando está subiendo con una aceleración de 2 m/s2. El
peso de un cuerpo es m · g.
(Sol: 5900 N; 4900 N; 3900 N)
21. Un disco metálico de 1 Kg. Es impulsado sobre una pista horizontal helada
por una fuerza de 2N. Suponiendo que inicialmente se encuentra en
reposo. ¿Cuál es su velocidad al cabo de 3s? ¿Qué distancia recorre en este
tiempo? (Sol: 6 m/s; 9 m)
22. Si un cuerpo de 5 kg que parte del reposo recorre 200 m en línea recta en
10 s, ¿cuál es la fuerza resultante que actúa sobre él? (Sol.: 20 N)
23. Un coche de 800 Kg. Que va a 72 km/h tiene un obstáculo a 120 m frente a
él. El conductor pisa a fondo el pedal del freno y consigue detenerse justo
ante el obstáculo en 12 segundos.
a) ¿Cuál es la aceleración de frenada?
b) ¿Qué fuerza ejercen los frenos?
(Sol: -1,67 m/s2; -1336 N)
25. Un cuerpo de 2 Kg. está sometido a dos fuerzas F1 (2, 4) y F2 (4, -10).
a) Calcula el módulo y la dirección de la fuerza resultante.
b) ¿Cuál es la aceleración de este cuerpo?
c) ¿Cuál es su velocidad al cabo de 5s, suponiendo que inicialmente
estaba en reposo? (Sol: 6,6 N y -45º; 4,24 m/s2; 21,2 m/s)
31. Un cuadro que pesa 20 N cuelga de dos cables iguales que forman un
ángulo de 30º con la horizontal. Si los cables son capaces de soportar una
tensión de 15 N cada uno:
a) ¿Aguantarán el peso del cuadro?
b) ¿Qué ángulo máximo deberían formar los cables entre sí para poder
aguantarlo con seguridad? (Sol: 20 N; 95,86º)
32. Una lámpara de 4 kg pende a 50 cm del techo sujeta por dos cuerdas de
65 cm cada una.
a) Haz un dibujo y calcula el ángulo que cada cuerda forma con la
horizontal.
b) Dibuja todas las fuerzas que actúan sobre la lámpara.
c) Halla la tensión que soporta cada cuerda. (Sol: 50,3º; 25,5 N)
33. Si queremos abrir una puerta aplicándole una fuerza que pase por el eje
de giro, ¿lo conseguiríamos? ¿Por qué? Si para abrir la puerta se necesita
un momento de 23 N·m, ¿qué fuerza será necesario hacer a 30 cm de los
goznes? (Sol: 76,6 N)
44. Dos jugadores de jockey sobre patines se mueven uno hacia el otro. Sus
masas son mA = 70 kg y mB= 80 kg, y sus velocidades al chocar, vA =5 m/s y
vB = 1 m/s, respectivamente. Calcula la velocidad de B después del choque,
si A sigue con el mismo sentido que tenía y con vA’ = 1 m/s.
45. Una bola de acero de 2 kg que se mueve a una velocidad de 5 m/s choca
con otra de 3 kg inicialmente en reposo. Como consecuencia del choque
la primera bola reduce su velocidad a 3,5 m/s, manteniendo la misma
dirección y sentido.
a) ¿Qué cantidad de movimiento han intercambiado las dos bolas en el
choque?
b) ¿Qué velocidad adquiere la segunda bola como consecuencia del
choque?
(Sol: 3 kg·m/s; 1 m/s)
APLICACIONES DE LA DINAMICA.
47. El peso de un muchacho que sube acelerando con a = 1,2 m/s2 es de 550 N.
¿Cuál es la normal del muchacho? ¿Cuál sería su normal si el ascensor
bajara acelerando con la misma aceleración? (Sol: 617,35 N; 482,63 N)
48. Se quiere sacar agua de un pozo tirando hacia arriba de una cuerda atada
a un cubo de masa 800 g y de capacidad 5 litros. La cuerda es capaz de
soportar una tensión máxima de 65 N. Averigua si se romperá la cuerda si:
a) El cubo sube a velocidad constante.
b) Sube con una aceleración de 2 m/s2
(no se rompe, si se rompe)
49. Un bloque de 20 kg, sostenido por una cuerda, es bajado a velocidad
constante de 5 m/s. ¿Cuál es la tensión de la cuerda? Si la tensión se reduce
en un 20 %, ¿Qué movimiento realiza el bloque? ¿Y si se aumenta en un
20%? (Sol: 196N; -1,96 m/s2; 1,96 m/s2)
51. Calcula la aceleración del cuerpo en los tres casos del problema anterior
(Sol: 13,3 m/s2; 10,7 m/s2; 3,5 m/s2)
54. Dejamos una bola de acero de m=50 g sobre un plano inclinado 30º sobre
la horizontal. Si consideramos despreciable el rozamiento, calcula la fuerza
paralela al plano que la hace caer, y la aceleración con que cae. (Anaya4)
(Sol: 4,9 m/s2)
58. Un coche de 1200 kg sube por una pendiente del 15% recorriendo 4 metros
sobre el plano en 2 segundos. ¿Con qué aceleración se mueve el cuerpo?
Suponiendo despreciable el rozamiento, ¿qué fuerza ejerce el motor?
(Sol.: 2 m/s2; 4164 N.)
59. En una máquina de Atwood, un cuerpo tiene el doble de masa que el otro.
a) Si inicialmente están en reposo y al mismo nivel, ¿qué distancia vertical
los separa después de dos segundos de empezar el movimiento?
b) Si la cuerda es capaz de soportar una tensión máxima igual al peso del
cuerpo mayor, comprueba que no se romperá la cuerda cuando el
sistema esté en movimiento.
(Sol: 13,07 m; No)
61. De una cuerda pende un cuerpo de 0,6 kg. Este se encuentra unido a su
vez mediante otra cuerda a un cuerpo de 0,2 kg. Si tiramos verticalmente
de la primera cuerda con una fuerza de 12 N, calcula la aceleración con que
se mueve el sistema y la tensión de las dos cuerdas. (Sol: 5,2 m/s2; 12N; 3N)
62. Un bloque de masa m1= 4,5 kg descansa sobre
un plano inclinado un ángulo α = 30º, unido
mediante una cuerda ligera que pasa por una
polea a un segundo bloque de masa m2= 2 kg
suspendido verticalmente. Calcula la tensión
de la cuerda y la aceleración del sistema.
(Sol: 0,37 m/s2; 20,35 N)
65.
66. Dos masas de 3 y 5 kg, enlazadas por una cuerda, se mueven sobre una
mesa horizontal lisa bajo la acción de una
fuerza de 40 N que forma un ángulo de 53º
con la horizontal, tal como se ve en la
figura. Calcula la aceleración del sistema y
la tensión de la cuerda que une las masas.
(Sol: 3 m/s2; 9 N)
68. Un cuerpo de 4 kg. de masa descansa sobre una mesa sin rozamiento
sujeta mediante una cuerda que pasa por
la garganta de una polea a otro cuerpo de
6 kg. ¿Qué fuerza horizontal hay que
aplicar el primer cuerpo para que,
partiendo del reposo, avance 1 m sobre la
mesa en 5 s? ¿Cuál es la tensión de la
cuerda? (Sol: 59,6 N; 59,3 N)
69. Un cuerpo de 3,8 kg se encuentra en el interior de una caja de 200 g de
masa que pende verticalmente del extremo de una cuerda que pasa por
la garganta de una polea. El otro extremo de la cuerda está sujeto a un
cuerpo de 6 kg que reposa sobre una mesa horizontal sin rozamiento.
a) ¿Con qué aceleración desciende la
caja?
b) ¿Cuál es la fuerza de reacción normal
que actúa sobre el cuerpo situado
dentro de la caja?
(Sol: 3,92 m/s2; 22,3N)
70. Se tira de una caja de 30 kg que arrastra por el suelo mediante una cuerda
en la que se ha intercalado un dinamómetro.
a) Cuando el dinamómetro marca 40 N, la caja permanece inmóvil. ¿Cuánto
vale el coeficiente de rozamiento?
b) Cuando el dinamómetro marca 90 N, la caja se mueve con una a = 1 m/s2.
¿Cuánto vale el coeficiente de rozamiento en este caso? (Sol.: 0,13; 0,2)
73. Se lanza un objeto de 10kg de masa sobre un plano horizontal, con una
velocidad inicial de 2m/s.
a) Si el coeficiente de rozamiento cinético es μk = 0,2, calcula el tiempo que
tarda en pararse.
b) Haz el mismo cálculo suponiendo que no existe fuerza de rozamiento
con el plano.
(Sol: 1,02 s)
74. Para mantener constante la velocidad de un cuerpo de 80 kg sobre una
superficie horizontal hay que empujarlo con una fuerza de 320 N. ¿Cuánto
vale la fuerza de rozamiento entre el cuerpo y el plano? ¿Cuál es el
coeficiente de rozamiento cinético? ¿Con qué fuerza habría que empujarlo
para que se moviera con una aceleración de 0,2 m/s2?
(Sol: 320N; 0,41; 336 N)
75. Un ciclista pesa, junto con su bicicleta, 75 kg y se desplaza con una rapidez
de 28,8 km/h. Sabiendo que sobre el sistema actúa una fuerza de frenado
(rozamiento) de 15 N, calcula:
a) El tiempo que tardará en pararse cuando deje de pedalear.
b) El espacio que recorrerá a partir de ese instante.
(Sol: -0,2 m/s2; 40 s; 160 m)
77. Atamos una cuerda a una caja de 40 kg que está apoyada sobre una
superficie horizontal y tiramos de la cuerda hacia arriba formando 30º con
la horizontal. La tensión de la cuerda justo antes de empezar a moverse la
caja vale 116 N. Determina:
a) La reacción normal de la superficie horizontal.
b) la fuerza de rozamiento.
c) El coeficiente de rozamiento.
86. Calcula el valor de la fuerza F y la tensión de cada cuerda para que los
cuerpos de la figura se desplacen con una aceleración de 2 m/s2.
(Sol: 237,6 N; 198 N; 79,2 N)
LEY DE HOOKE
88. Un muelle cuya constante elástica vale 150 N/m tiene una longitud de 35
cm cuando no se aplica ninguna fuerza sobre él.
a) Calcula la fuerza que debe ejercerse sobre el muelle para que su
longitud sea de 45 cm.
b) La longitud del muelle cuando se aplica una fuerza de 63 N.
(Sol.: 15 N; 77 cm)
89. Un muelle mide 8 cm cuando está en reposo. Al tirar de él con una fuerza
de 2 N se observa que mide 90 mm. Calcula:
a) El valor de la constante del muelle.
b) La longitud del muelle si la fuerza que se ejerce es de 6 N.
(Sol.: 200 N/m; 0,11 m)
99. Determinar cuánto se estiran los muelles de los dibujos de abajo. Las
constantes elásticas de los muelles son, respectivamente, 0,7 N/cm y 0,6
N/cm. (Sol: a) 98 cm; b) 81,7 cm)