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Instructor de primeros auxilios, que sabe que usted estudia física, le pide averiguar
q fuerza necesitaría con rapidez constante a un paciente de 90 kg por el piso,
tirando de el con un Angulo de 25
°
sobre la horizontal. Arrastrando algunas
pesas envueltas en unos pantalones viejos y con ayuda de una balanza de
resorte, usted determina que uk =0.35 Utilice el resultado de inciso a) para
contestar la pregunta del instructor.
5.39 Una caja grande de masa m descansa sobre un piso horizontal. Los
coeficientes de fricción entre la caja y el piso son us uk .Una mujer empuja la
caja con fuerza F́ y un ángulo θ bajo la horizontal.
a) ¿Que magnitud debe tener F́ para que la caja se mueva con velocidad
constante? B) Si us es mayor que cierto valor crítico, la mujer no podrá poner
en movimiento la caja por más fuerte que empuje. Calcule dicho valor critico de
us .
5.40 Usted lanza una pelota de beisbol verticalmente hacia arriba. La fuerza de
arrastre es proporcional a v
2
.En términos de g, ¿Cuál es la componente y de la
aceleración que tiene la pelota cuando su rapidez es la mitad de la rapidez
terminal a) mientras sube? B) ¿y al bajar?
5.41 En el ejemplo 5.18 (seccion5.3), ¿Qué valor de D se requiere para que v1
=45m/s para el paracaidista? b) si la hija del paracaidista, con masa de 45kg; cae
en el aire y tiene la misma D (0.25kg/m) que su padre, ¿Cuál será la rapidez
terminal de la hija?
SECCION 5.4 DINAMICA DEL MOVIMIENTO CIRCULAR
5.42 Un carrito con masa de 0.800 kg viaja con rapidez constante en el interior de
una pista circular vertical de radio igual a 5.00 m (figura E.5.42).Si la fuerza normal
ejercida por la pista sobre el carrito cuando está en la parte superior de la pista
(punto B) es de 6.00 Cuál es la fuerza normal sobre el carrito cuando se encuentra
en la parte inferior de la pista (punto A)?
5.43 la pieza de una maquina es una barra delgada de 40 cm de longitud, con
masas pequeñas de 1.15 kg sujetas por tornillos en sus extremos. Los tronillos
pueden soportar una fuerza máxima de 75 N sin desprenderse. Esta barra gira en
torno a un eje perpendicular a su centro. A) cuando la barra gira a velocidad
constante sobre una superficie horizontal sin fricción. ¿Cuál es la rapidez máxima
que las masas pueden tener sin que se desprendan los tornillos b) suponga que la
maquina se rediseña de manera que la barra gira a velocidad constante en un
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círculo vertical. ¿Sera más probable que uno de los tornillos se desprenda cuando
la masa este en la parte superior del circulo o en la parte inferior? Utilice un
diagrama de cuerpo libre para saber por qué .c) Usando el resultado del inciso b),
¿Cuál es la rapidez máxima que las masas pueden tener sin que se desprenda un
tornillo?
5.44 una curva plana (sin peralte) en una carretera tiene un radio de 220.0 m:Un
automóvil toma la curva a una rapidez de 25 m/s a)¿Cuál es el coeficiente de
fricción mínimo que evitaría que derrape? b)Suponga que la carretera está
cubierta de hielo y el coeficiente de fricción entre los neumáticos y el pavimento es
de solo un tercio del resultado del inciso a).¿Cual debería ser la rapidez máxima
del automóvil, de manera que pueda tomar la curva con seguridad?
5.45 un automóvil de 1125 kg y un camión de 2250 kg se acercan a una curva de
la autopista que tiene un radio de 225m a) ¡con que ángulo debería peraltar esta
curva el ingeniero responsable, de modo que los vehículos que viajan a 65m/h
puedan tomarla con seguridad, sin que importe la condición de sus neumáticos?
¿El camión pesado debería ir más lento que el automóvil más ligero? b) obtenga la
fuerza normal sobre cada vehículo debida a la superficie de la autopista conforme
toman la curva.
5.46 el columpio gigante de una feria local consiste en un eje vertical central con
varios brazos horizontales unidos a su extremo superior (figura E5.46).Cada brazo
sostiene un asiento suspendido de un cable de 5.00 m, sujeto al brazo en un punto
a 3.00 m del eje central. A) Calcule el tiempo de una revolución del columpio, si el
cable forma un ángulo de 30 con la vertical b) ¿El ángulo depende del peso del
pasajero para una velocidad de giro determinado?
5.47 En otra versión del columpio(véase el ejercicio 5.46), el asiento está
conectado a dos cables, como se indica en la E 5.47, uno de los cuales es
horizontal a una velocidad de 32 rpm(Rev./min).Calcule la tensión en cada cable,
si el asiento pesa 225N y una persona de 825 N está sentada en él.
5.48 Un botón pequeño, colocado en una plataforma giratoria horizontal de0.320
m de diámetro, gira junto con la plataforma a 40 Rev. / Min, siempre que el botón
no esté a más de 0.150 m del eje a) ¿qué coeficiente de fricción estática hay entre
el botón y la plataforma? B) ¿A qué distancia del eje puede estar el botón, sin
resbalar, si la plataforma gira a 60 Rev. /Min?
5.49 Estaciones espaciales giratorias .Para los seres humanos, uno de los
problemas de vivir en el espacio exterior es la aparente falta de peso. Una
solución es diseñar estaciones espaciales que giren sobre su centro con rapidez
constante, creando “gravedad artificial” en el borde exterior de la estación a) Si el
diámetro de la estación es de 800 m. ¿Cuantas revoluciones por minuto se
necesitaran para que la aceleración de la “gravedad artificial” sea de 9.80 m/ s
2
?
B) Si la estación es un área de espera para pasajeros que van a Marte, sería
Instructor de primeros auxilios, que sabe que usted estudia física, le pide averiguar
q fuerza necesitaría con rapidez constante a un paciente de 90 kg por el piso,
tirando de el con un Angulo de 25
°
sobre la horizontal. Arrastrando algunas
pesas envueltas en unos pantalones viejos y con ayuda de una balanza de
resorte, usted determina que uk =0.35 Utilice el resultado de inciso a) para
contestar la pregunta del instructor.
5.39 Una caja grande de masa m descansa sobre un piso horizontal. Los
coeficientes de fricción entre la caja y el piso son us uk .Una mujer empuja la
caja con fuerza F́ y un ángulo θ bajo la horizontal.
a) ¿Que magnitud debe tener F́ para que la caja se mueva con velocidad
constante? B) Si us es mayor que cierto valor crítico, la mujer no podrá poner
en movimiento la caja por más fuerte que empuje. Calcule dicho valor critico de
us .
5.40 Usted lanza una pelota de beisbol verticalmente hacia arriba. La fuerza de
arrastre es proporcional a v
2
.En términos de g, ¿Cuál es la componente y de la
aceleración que tiene la pelota cuando su rapidez es la mitad de la rapidez
terminal a) mientras sube? B) ¿y al bajar?
5.41 En el ejemplo 5.18 (seccion5.3), ¿Qué valor de D se requiere para que v1
=45m/s para el paracaidista? b) si la hija del paracaidista, con masa de 45kg; cae
en el aire y tiene la misma D (0.25kg/m) que su padre, ¿Cuál será la rapidez
terminal de la hija?
SECCION 5.4 DINAMICA DEL MOVIMIENTO CIRCULAR
5.42 Un carrito con masa de 0.800 kg viaja con rapidez constante en el interior de
una pista circular vertical de radio igual a 5.00 m (figura E.5.42).Si la fuerza normal
ejercida por la pista sobre el carrito cuando está en la parte superior de la pista
(punto B) es de 6.00 Cuál es la fuerza normal sobre el carrito cuando se encuentra
en la parte inferior de la pista (punto A)?
5.43 la pieza de una maquina es una barra delgada de 40 cm de longitud, con
masas pequeñas de 1.15 kg sujetas por tornillos en sus extremos. Los tronillos
pueden soportar una fuerza máxima de 75 N sin desprenderse. Esta barra gira en
torno a un eje perpendicular a su centro. A) cuando la barra gira a velocidad
constante sobre una superficie horizontal sin fricción. ¿Cuál es la rapidez máxima
que las masas pueden tener sin que se desprendan los tornillos b) suponga que la
maquina se rediseña de manera que la barra gira a velocidad constante en un
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círculo vertical. ¿Sera más probable que uno de los tornillos se desprenda cuando
la masa este en la parte superior del circulo o en la parte inferior? Utilice un
diagrama de cuerpo libre para saber por qué .c) Usando el resultado del inciso b),
¿Cuál es la rapidez máxima que las masas pueden tener sin que se desprenda un
tornillo?
5.44 una curva plana (sin peralte) en una carretera tiene un radio de 220.0 m:Un
automóvil toma la curva a una rapidez de 25 m/s a)¿Cuál es el coeficiente de
fricción mínimo que evitaría que derrape? b)Suponga que la carretera está
cubierta de hielo y el coeficiente de fricción entre los neumáticos y el pavimento es
de solo un tercio del resultado del inciso a).¿Cual debería ser la rapidez máxima
del automóvil, de manera que pueda tomar la curva con seguridad?
5.45 un automóvil de 1125 kg y un camión de 2250 kg se acercan a una curva de
la autopista que tiene un radio de 225m a) ¡con que ángulo debería peraltar esta
curva el ingeniero responsable, de modo que los vehículos que viajan a 65m/h
puedan tomarla con seguridad, sin que importe la condición de sus neumáticos?
¿El camión pesado debería ir más lento que el automóvil más ligero? b) obtenga la
fuerza normal sobre cada vehículo debida a la superficie de la autopista conforme
toman la curva.
5.46 el columpio gigante de una feria local consiste en un eje vertical central con
varios brazos horizontales unidos a su extremo superior (figura E5.46).Cada brazo
sostiene un asiento suspendido de un cable de 5.00 m, sujeto al brazo en un punto
a 3.00 m del eje central. A) Calcule el tiempo de una revolución del columpio, si el
cable forma un ángulo de 30 con la vertical b) ¿El ángulo depende del peso del
pasajero para una velocidad de giro determinado?
5.47 En otra versión del columpio(véase el ejercicio 5.46), el asiento está
conectado a dos cables, como se indica en la E 5.47, uno de los cuales es
horizontal a una velocidad de 32 rpm(Rev./min).Calcule la tensión en cada cable,
si el asiento pesa 225N y una persona de 825 N está sentada en él.
5.48 Un botón pequeño, colocado en una plataforma giratoria horizontal de0.320
m de diámetro, gira junto con la plataforma a 40 Rev. / Min, siempre que el botón
no esté a más de 0.150 m del eje a) ¿qué coeficiente de fricción estática hay entre
el botón y la plataforma? B) ¿A qué distancia del eje puede estar el botón, sin
resbalar, si la plataforma gira a 60 Rev. /Min?
5.49 Estaciones espaciales giratorias .Para los seres humanos, uno de los
problemas de vivir en el espacio exterior es la aparente falta de peso. Una
solución es diseñar estaciones espaciales que giren sobre su centro con rapidez
constante, creando “gravedad artificial” en el borde exterior de la estación a) Si el
diámetro de la estación es de 800 m. ¿Cuantas revoluciones por minuto se
necesitaran para que la aceleración de la “gravedad artificial” sea de 9.80 m/ s
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B) Si la estación es un área de espera para pasajeros que van a Marte, sería
