1. Educación

UNIVERSIDAD TECNÓLOGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
2014
Programa: Física 1. Segundo Semestre
Profesores: Luis Hernando Blandón D.
Carlos Alberto Angulo E.
 EJERCICIOS

1.
LEYES DE MOVIMIENTO
Para la situación que se muestra en la figura 1,
encuéntrense los valores de de FT! y FT2 si el peso
del objeto es de 600N. R/ 503N, 783N
4. El objeto de la figura 4 está en equilibrio y tiene un
peso w = 80N. Encuéntrese las tensiones FT1, FT2, FT3 y
FT4. R/ 37.3N, 88.3N, 77.4N, 140N.
Figura 4
2.
Figura 1
En la figura 2 las poleas no presentan fuerza de
fricción y el sistema cuelga en equilibrio. Si el peso
w3 es de 200 N, ¿cuáles son los valores de w1 y w2?
R/ 260N, 150N
5. Dos cilindros macizos y homogéneos de pesos 6 y
10 N se apoyan sin rozamiento sobre los planos
inclinados de la figura 5. Calcular:
a) El ángulo que forma con la horizontal la línea que une
los centros de los dos cilindros.
b) La reacción de los planos inclinados
c) La fuerza que ejerce la esfera sobre la otra
R/ a)59.30 b) 11.3N, 5.86N c) 5.73N
Figura 5
Figura 2
3. Si w= 40N en la situación de equilibrio en la figura 3,
determine FT1 y FT2. R/ 58.4N, 31.1 N.
6. Un arqueólogo audaz cruza un risco a otro colgado de
una cuerda estirada entre los riscos. Se detiene a la
mitad para descansar (figura 6). La cuerda se rompe
si su tensión excede 2,50 x 104 N, y la masa de
nuestro héroe es de 90,0 kg. a) Si el ángulo  es de
10,00, calcule la tensión en la cuerda. b) ¿Qué valor
mínimo puede tener  sin que se rompa la cuerda?
R/ a)
Figura 3
2.54 103 N
b) 1.01
Figura 6
7. Una gran bola de demolición está sujeta por dos
cables de acero ligero (figura 7). Si su masa es de
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4090 kg, calcule a) la tensión TB en el cable que forma
un ángulo de 400 con la vertical. b) la Tensión TA en el
cable horizontal. R/ a) 5,23 x 104 N b) 3,36 x 104 N.
10. En la figura 10 el sistema comienza desde el
reposo. ¿Cuál debería ser la masa M2 para que la
masa de 8.00 kg caiga 0.98 m exactamente en 1
segundo?. R/ 5.33 kg
Figura 10
Figura 7
8.
Encuentre la FN que actúa sobre el bloque de cada
una de las situaciones de equilibrio mostradas en la
figura 8:
11. ¿Qué fuerza F se necesita en al figura 11 para tirar del
bloque de 6.0 kg con una aceleración de 1.50 m/s2 si el
coeficiente de fricción en las caras superior e inferior es de
0.40? R/ 48.2N
figura 11
12. bloque que cuelga, de 8.5 kg, se conecta por medio de una
cuerda que pasa por una polea a un bloque de 6.2 kg que se
desliza sobre una mesa plana (figura 12). Si el coeficiente
de fricción durante el deslizamiento es 0.20, encuentre la
tensión en la cuerda. R/ 42,2 N
figura 8
9. Un bloque de masa m = 2.0 kg se suelta del reposo a
una altura h = 0.5 m de la superficie de una mesa, en
la parte superior de una p0endiente con un ángulo  =
300, como se ilustra en la figura 9. La pendiente está
fija sobre una mesa de altura H = 2.0 m y la pendiente
no presenta fricción. a) Determine la aceleración del
bloque cuando se desliza hacia abajo de la pendiente.
b) ¿Cuál es la velocidad del bloque cuando deja la
pendiente? c) ¿A qué distancia de la mesa el bloque
golpeará el suelo? d) ¿Cuánto tiempo ha transcurrido
entre el momento en que se suelta el bloque y cuando
golpea el suelo? e) ¿La masa del bloque influye en
cualquiera de los cálculos anteriores?. R/ a) 4.90 m/s2
b) 3.13m/s c) 1.35 m. d)1.14s
Figura 12
13. Dos bloques de 100 kg y 50,0 kg de masa se conectan por
medio de una cuerda sin masa que pasa por una polea sin
fricción (figura 13). Las pendientes son sin fricción.
Encuentre: a) la magnitud de la aceleración de cada bloque
y b) la tensión en la cuerda. R/ a) 0,658 m/s2; b) 424 N
Figura 9
Figura 13
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14. Los tres bloques de la figura 14 están conectados por
medio de cuerdas sin masa que pasan por poleas sin
fricción. La aceleración del sistema es 2,35 m/s2 a la
izquierda y las superficies son rugosas. Determine: a) las
tensiones en las cuerdas y b) el coeficiente de fricción
cinético entre los bloques y las superficies. (suponga la
misma  para ambos bloques). R/ a) 74,5 N; 34,7 N b)
fuerzas horizontales F1 y F2 que deben aplicarse para
mantener el sistema en la posición indicada. R/ a) 84,9N
b) 60,0 N y 60,0 N
0,572
Figura 17
Figura 14
15. Encuentre la aceleración del bloque de 20 kg de la figura
15, si el coeficiente de fricción de ambos bloques (5kg y
10kg) es de 0.20. También encuentre FT1 y FT2. R/ 4.76
m/s2 ; 33.6N; 67.2N.
Figura 15
16. Los bloque A, B y C se colocan como en la figura 16 y se
conectan con cuerdas de masa despreciable. Tanto A
como B pesan 25.0 N Cada uno, y el coeficiente de
fricción entre cada bloque y la superficie es de 0.35. El
bloque C desciende con velocidad constante. a) Dibuje
una diagrama de cuerpo libre que muestre las fuerzas que
actúan sobre A, y otro para B. b) Calcule la tensión en la
cuerda que une los bloques A y B. c) ¿Cuánto pesa el
bloque C? d) si cortara la cuerda que une A y B, ¿ qué
aceleración tendría C?. R/ b) 8.75 N, c) 30.8 N d) 1.54
m/s2
17. En la figura 17 el peso w es de 60,0N. a) Calcule la
tensión en el hilo diagonal. b) Calcule la magnitud de las
18. Calcule la tensión en cada cordel de la figura 18 si el peso
del objeto suspendido es w. R/ a) FTA  0,732w.
FTB  0,897w. FT c  w. b) FT  2,73w. FT  3,35w.
A
B
FT c  w.
Figura 18
19. Calcular el peso WP necesario
para mantener el
equilibrio en el sistema mostrado en la figura 19 y la
reacción del plano sobre el cuerpo A. El bloque A
tiene una masa de 100 kg, el bloque Q una masa de
10 kg. El plano y las poleas son lisas, la cuerda AC
es la horizontal y la cuerda AB es paralela al plano.
R/ 575 N, 800 N.
Figura 19
20. Los Bloques A, B y C se colocan como en la figura
20 y se conectan con cuerdas de masa despreciable.
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Tanto A como B pesan 25,0N cada uno, y el coeficiente de
fricción cinética entre cada bloque y la superficie es de
0,35. El bloque C desciende con velocidad constante. a)
Dibuje un diagrama de cuerpo libre que muestre las fuerza
que actúan sobre A, y otro para B. b) Calcule la tensión en
la cuerda que une los bloque A y B. c) ¿Cuánto pesa el
bloque C? d) Si se cortara la cuerda que une A y B, ¿Qué
aceleración tendría C? R/ b)8,75N c) 30,8 N d) 1,54 m/s2
Figura 20
21. Dos bloques de masas 4,00 kg y 8,00 kg están
conectados por un cordel y bajan resbalando por un
plano inclinado 30,00 (figura 21). El coeficiente de
fricción cinética entre el bloque de 4,00 kg y el plano
es de 0,25 y entre el bloque de 8,00 kg y el plano,
0,35. a) Calcule la aceleración de cada bloque. b)
Calcule la tensión en el cordel. c) ¿Qué sucede si se
invierten las posiciones de los bloques?. R/. a) 2,21
m/s2, b) 2,27 N c) la aceleración del bloque de 4,00 kg es
2,78 m/s2 , y la aceleración del bloque de 8,00 kg es 1,93
m/s2.
Figura 22
23. El bloque B de la figura 23 pesa 160 lb (710N). El
coeficiente de fricción estática entre dicho bloque y
la mesa es de 0,25. Encontrar el peso máximo que
debe tener el bloque A para que el sistema esté en
equilibrio. R/ 178N
Figura 23

TORQUE
24. El pie de una escalera descansa contra una pared, y
su parte superior está detenida por una cuerda, como
se indica en la figura 24. La escalera pesa 100 N y el
centro de gravedad se localiza a 0.40 de su longitud
medido desde el pie de la escalera. Un niño de 150
N se cuelga de un cable que se encuentra a 0.20 de la
longitud de la escalera medida desde el extremo
superior. Calcular la tensión en la cuerda y las
componentes de la fuerza en el pie de la escalera. R/
FT
=
120N; Fx =
120N; Fy =
250N
Figura 21
22. El bloque A de la figura 22 tiene masa de 4,00 kg, y
el B, de 12,0 kg. El coeficiente de fricción cinética
entre B y la superficie horizontal es 0.25. a) ¿Qué
masa tiene el bloque C si B se mueve a la derecha
con aceleración de 2,00 m/s2? b) ¿Qué tensión hay
en cada cuerda en tal situación? R/ a) 12,9 kg b) 47,2
Figura 24
N en la cuerda de la izquierda, 101 N en la cuerda de la
derecha.
25.
La viga de la figura 25 tiene un peso despreciable. Si el
sistema se encuentra en equilibrio cuando FW1 = 500N, ¿Cuál
debe ser el valor de FW2? R/ 638N.
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sin que se incline la viga? c) ¿A qué distancia del extremo
derecho de la viga debe estar B para que el niño pueda
caminar hasta el extremo sin inclinar la viga?. R/ b) 1,25 m, c)
1,50 m
figura 25
26. Repetir el problema 25, en esta ocasión calcular FW1, si FW2
tiene un valor de 500N. La viga es uniforme y tiene un peso
de 300N. R/ 560N.
27. Un pescante uniforme de 1200 N se sostiene por medio de un
cable, como en la figura 26 El pescante gira alrededor de un
pivote en la parte inferior, y un objeto de 2000 N cuelga de su
parte superior. Encuentre la tensión en el cable y las
componentes de la fuerza de reacción del piso sobre el
pescante.
Figura 27
29. Un adorno consiste en dos esferas relucientes de cristal de
0,0240 kg y 0,0360 kg suspendidas, como en la figura 28, de
una varilla uniforme de 0,120 kg y 1,00 m de longitud. La
varilla se cuelga del techo con un cordón vertical en cada
extremo, quedando horizontal. Calcule la tensión en los
cordones A a F. R/ 0,353 N; 0,588 N;0,470 N; 0,353 N; 0,833 N;
0,931 N.
R/ 1,46 kN; 1,33 kN; 2,58 kN.
Figura 28
30. Dos canicas uniformes de 75,0 g y 2,00 cm de
diámetro se apilan como se muestra en la Figura
29, en un recipiente de 3,00 cm de anchura. a)
Calcule la fuerza que el recipiente ejerce sobre
las canicas en los puntos de contacto A, B y C.
b) ¿Qué fuerza ejerce cada canica sobre la otra?.
Figura 26
28.
Una viga uniforme de aluminio de 9,00 m de longitud pesa
300 N y descansa simétricamente en dos apoyos separados 5,00
m (figura 27 Un niño que pesa 600 N parte de A y camina
hacia la derecha. a) Dibuje en la misma gráfica dos curvas que
muestren las fuerzas FA y FB ejercidas hacia arriba sobre la viga
en A y B en función de la coordenada x del niño. Use 1 cm
= 100 N verticalmente y 1 cm = 1,00 m horizontalmente. b)
Según la gráfica, ¿qué tanto después de B puede estar el niño
R/ a) A: 0,424 N; B: 1,47 N; C: 0,424 N b) 0,848
N
Figura 29
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31. La figura 30 muestra a un chango de 10 kg que sube
por una escalera uniforme de 120N y longitud L.
Los extremos superior e inferior de la escalera
descansan sobre superficies sin fricción. El extremo
inferior está fijado a la pared mediante una cuerda
horizontal que puede soportar una tensión máxima
de 110N. A)Dibuje un diagrama de cuerpo libre
para la escalera, b) Encuentre la tensión en la cuerda
cuando el chango ha subido un tercio de la escalera.,
c) Encuentre la distancia máxima d que el chango
puede subir por la escalera antes que se rompa la
cuerda. Exprese su respuesta como fracción de L. R/
b) 69,8 N c) 0,877L
Figura 32
34. Usted (de 70,0 kg de masa) decide retar al destino.
Un tablón enorme y uniforme de 4,00 m de longitud
y 100 kg de masa está recostado y se prolonga 1,50
m más allá del borde del edificio de física que
aparece en la figura 33 ¿Cuál es la máxima distancia
desde el borde del edificio que puede caminar sin
que ocurra un accidente?. R/ 0,71 m.
Figura 30
32. Para el diagrama de la figura 31 calcular FT1, FT2 y FT3. El
poste tiene una densidad uniforme y pesa 800 N. R/ 2,38 kN;
3,11 kN; 9,84 Kn
Figura 33
35. Se recarga una escalera uniforme de 20,0 kg de masa
y 5,00 m de longitud contra una pared lisa (sin
fricción). El coeficiente de fricción estático de la
escalera sobre el piso es de e = 0,30. ¿Cuál es el
ángulo mínimo  que la escalera puede formar con el
piso sin deslizarse?. R/ 59,00
33. Una viga uniforme de 250 kg se sostiene con cable unido al
techo, como muestra la figura 32. El extremo inferior de la
viga descansa en el piso. a) Calcule la tensión en el cable. b)
¿Qué coeficiente de fricción estática mínimo debe haber entre la
viga y el piso para que la viga permanezca en ésta posición?.
R/ a) 2700 N, b) 19
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