ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS HOJA DE TRABAJO No 15
1.- Un cuerpo A tiene una masa de 0.60 kg se desplaza a razón de 1.2 km/h y otro cuerpo B de masa 600 g se desplaza a razón de 1.2 m/s. La cantidad de movimiento, en kg·m/s, para A y B respectivamente son: a) 0.20 720 b) 720 0.20 c) 0.20 0.72 d) 0.72 0.72 e) 0.72 0.20
2.- ¿Cuál es el momento lineal de un objeto que tiene una masa de 100 kg y una energía cinética de 20 000 J? a) 10 000 kg m/s b) 1000 kg m/s c) 100 kg m/s d) 2 000 000 kg m/s e) 2000 kg m/s
3.- Cuando un aumento de rapidez duplica la cantidad de movimiento de un cuerpo, su energía cinética a) aumenta, pero menos del doble. b) es más del doble. c) se duplica. d) no cambia. e) depende de factores que no están establecidos. establecidos .
4.- Cuando un aumento de rapidez duplica la energía cinética de un cuerpo, su cantidad de movimiento a) aumenta, pero menos del doble. b) es más del doble. c) se duplica. d) no cambia. e) depende de factores que no están establecidos. establecidos .
5.- Determine cuál de las siguientes opciones es verdadera: a) Si un sistema de partículas tiene una energía cinética total igual a cero, entonces la cantidad de movimiento total del sistema es necesariamente cero. b) Si un sistema de partículas tiene un cantidad de movimiento lineal igual a cero, entonces necesariamente necesariamente la energía cinética total del sistema es igual a cero. c) Si dos objetos tienen la misma cantidad de movimiento lineal, entonces esos dos objetos deben tener necesariamente la misma energía cinética.
C ap apíí tulo 7. C antidad de mov ovii mi ento linea li neall y choq choques ues
6.- Una pelota, de 400 g, se mueve inicialmente hacia la izquierda a 30 m/s. Después de impactar en contra de una pared, la pelota se mueve hacia la derecha a 20 m/s. ¿Cuál es el impulso de la fuerza neta sobre la pelota durante la colisión contra la pared? a) 20 kg·m/s hacia la derecha b) 20 kg·m/s hacia la izquierda c) 4.0 kg·m/s hacia la derecha d) 4.0 kg·m/s hacia la izquierda e) ninguna de las anteriores
7.- Una pelota de 850 g que reposaba en el césped adquiere una velocidad horizontal de 40 m/s mediante un puntapié. Si la interacción duró 0.20 s, ¿cuál fue la fuerza media que se ejerció sobre la pelota? a) 8.33 x 103 N b) 1.70 x 10-5 N c) 0.17 x 103 N d) 1.70 x 102 N e) 170 x 103 N
8.- Una pelota, cuya masa es de 200 g, se lanza desde el reposo a una altura de 2.00 m sobre el piso y rebota en línea recta hacia arriba hasta una altura de 0.900 m. Si el tiempo de contacto con el piso fue de 0.0950 segundos, ¿cuál fue la fuerza promedio que el piso ejerció sobre la pelota y en qué dirección?
9.- Una pelota de golf golpea una superficie dura y lisa con un ángulo de 30.0° y, como indica el dibujo, rebota con el mismo ángulo. La masa de la pelota es de 0.047 kg, y su rapidez es de 45 m/s, justo antes y después de golpear el suelo. ¿Cuál es la magnitud del impulso aplicado a la pelota de golf?
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
10.- Un cuerpo de 2.00 kg con una rapidez inicial de 3.00 m/s se está moviendo en línea recta en la dirección positiva. Sobre este cuerpo actúa la fuerza mostrada en el gráfico adjunto. ¿Cuál es la rapidez del cuerpo en t = 5.00 s? a) 1.25 m/s b) 2.25 m/s c) 4.50 m/s d) 5.25 m/s e) 10.5 m/s
11.- En una prueba simulada de choque de frente, un automóvil golpea una pared a 40 km/h y se detiene abruptamente. Un maniquí con una masa de 55 kg, no sujeto con cinturón de seguridad, es detenido por una bolsa de aire, que ejerce sobre él una fuerza de 10500 N. ¿Cuánto tiempo estuvo en contacto el maniquí con la bolsa para detenerse?
12.- Un jugador de beisbol batea la pelota en línea recta hacia arriba. La pelota (cuya masa es de 200 g) viajaba horizontalmente a 35.0 m/s, justo antes de hacer contacto con el bate y va a 20.0 m/s justo después hacer contacto con este. Determine la dirección y la magnitud del impulso que el bate aplica a la pelota.
13.- Dos bloques, uno de masa M y el otro de masa 2M, se encuentran en reposo sobre una superficie horizontal y sin fricción. Luego cada bloque es empujado por la misma fuerza constante F y por el mismo intervalo de tiempo t, al final del intervalo de tiempo, ¿cuál de los bloques tiene la mayor cantidad de movimiento lineal? a) El bloque de masa M. b) El bloque de masa 2M. c) Los dos bloques tienen la misma cantidad de movimiento lineal. d) Falta conocer la Fuerza F y el intervalo de tiempo t
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
14.- Respecto a la pregunta anterior, al fi nal del intervalo de tiempo, ¿cuál de los bloques tiene la mayor velocidad? a) El bloque de masa M. b) El bloque de masa 2M. c) Los dos bloques tienen la misma velocidad. d) Falta conocer la Fuerza F y el intervalo de tiempo t
15.- Un rifle de 3.00 kg dispara una bala de 5.00 g a una velocidad de 300 m/s. Considere la fuerza que el rifle ejerce sobre la bala y la fuerza que ejerce la bala sobre el rifle, ¿Cuál es mayor en magnitud? A. la fuerza que el rifle ejerce sobre la bala B.la fuerza que la bala ejerce sobre el rifle C. ambas fuerzas tienen la misma magnitud D. no hay suficiente información para decidir
16.- Una fuerza neta de 200 N actúa sobre una roca de 100 kg, y otra fuerza neta de la misma magnitud actúa sobre una piedra de 130 g: a) ¿Cómo se compara la rapidez del cambio de momento de la roca con respecto a la de la piedra? es mayor, el mismo o menor b) ¿Cómo se compara la rapidez del cambio de velocidad de la roca con respecto a la de la piedra? es mayor, el mismo o menor
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
17.- Usted está probando un vehículo nuevo utilizando muñecos para ensayos de choque. Consideremos dos maneras de frenar el vehículo desde 90 km/h a una parada completa: I.- Se deja que el vehículo choque contra un muro, llevándolo a una parada repentina. II.- Se deja que el vehículo ingrese en un tubo gigante de gelatina de tal manera que se trata de un alto gradual. ¿En cuál caso existe un mayor impulso de la fuerza neta sobre el vehículo? a) en el caso I b) en el caso II c) el impulso es el mismo en ambos casos d) no hay suficiente información para decidir
18.- Con respecto a la pregunta anterior, ¿en cuál caso existe una mayor fuerza neta sobre el vehículo? a) en el caso I b) en el caso II c) la fuerza neta es la misma en ambos casos d) no hay suficiente información para decidir
19.- Una persona se encuentra bajo un paraguas durante una tormenta. Más tarde, la ll uvia se convierte en granizo, aunque el número de "gotas" que golpean la sombrilla por unidad de tiempo y sus velocidades siguen siendo la misma. ¿En cuál caso la persona requiere más fuerza para sostener el paraguas? a) cuando está granizando b) cuando está lloviendo c) el mismo en ambos casos
20.- Una bola de bolos y una pelota de ping-pong están rodando hacia ud con el mismo momento lineal. Si se ejerce la misma fuerza para detener a cada uno, ¿cuál de los dos llega al reposo en menor tiempo? a) la bola de bolos b) tardan el mismo tiempo c) la pelota de ping-pong d) es imposible dar una respuesta
21.- Con respecto a lo anterior, ¿cuál avanzará mayor distancia hasta detenerse a partir de que actúa la fuerza? a) la bola de bolos b) recorren la misma distancia c) la pelota de ping-pong d) es imposible dar una respuesta
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
22.- Un carro abierto rueda a lo largo de una pista sin fricción mientras llueve (ver figura). Al rodar, que ocurre con la velocidad del carro, mientras la lluvia se acumula en ella? (Suponga que la lluvia cae verticalmente en la caja.) a) incrementa b) se mantiene constante c) disminuye d) inmediatamente se detiene
23.- El bloque A a la izquierda tiene una masa de 1.00 kg. El bloque B a la derecha tiene una masa de 3.00 kg. Los bloques son forzados a unirse, comprimiendo un resorte. Luego el sistema es liberado desde el reposo sobre una superficie nivelada y sin fricción. Después de que los bloques son liberados, la energía cinética (EC) del bloque A es: a) 1/9 de la EC del bloque B. b) 1/3 de la EC del bloque B. c) 3 veces la EC del Bloque B. d) 9 veces la EC del bloque B.
e) la misma EC del bloque B.
24.- Un núcleo del uranio (en reposo) experimenta la fisión y se divide en dos fragmentos, uno pesado y otro ligero. ¿Qué fragmento tiene la mayor cantidad de movimiento? a) el ligero b) el pesado c) ambos tienen igual cantidad de movimiento
25.- Respecto a la pregunta anterior, ¿Qué fragmento tiene la mayor rapidez? a) el ligero b) el pesado c) ambos tienen igual rapidez
26.- Respecto a la pregunta anterior, ¿Qué fragmento tiene la mayor energía cinética? a) el ligero b) el pesado c) ambos tienen igual rapidez
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
27.- Un jugador de béisbol utiliza una maquina lanzadora para ayudarse a mejorar su promedio de bateo. Coloca la máquina de 22.5 kg sobre un estanque congelado, como se muestra en la figura. La maquina dispara horizontalmente una bola de béisbol de 0.150 kg con una velocidad de 36.0 m/s. ¿Cuál es la velocidad de retroceso de la máquina? A) 0.108 m/s B) 36.0 m/s C) 5.22 m/s D) 9.26 m/s E) 0.240 m/s
28.- Por accidente un platón de cerámica se deja caer verticalmente al piso, rompiéndose en tres partes. Las partes se distribuyen en dirección paralela al piso. A medida que el platón cae, su cantidad de movimiento, sólo tiene la componente vertical, y ninguna componente paralela al piso. Después del impacto, la componente de la cantidad de movimiento total paralela al piso debe ser igual a cero, porque la fuerza externa que actúa sobre el platón no tiene componente paralela al piso. Con los datos de la figura, calcule las masas de las partes 1 y 2.
29.- Un proyectil se dispara con una velocidad inicial de 90.0 km/h que forma un ángulo de 60.0° con la horizontal. Cuando el proyectil está en la cúspide de su trayectoria, una explosión interna lo divide en dos fragmentos con masas iguales. Uno cae verticalmente como si se le hubiera soltado desde el reposo. ¿A qué distancia del cañón caerá el otro fragmento?
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
30.- Un proyectil de 4.00 g se mueve horizontalmente con una velocidad de 355 m/s. El proyectil se acerca a dos bloques que descansan sobre una superficie horizontal sin fricción. El proyectil pasa completamente a través del primer bloque (una colisión inelástica) y se incrusta en el segundo (ver figura). Tenga en cuenta que ambos bloques se mueven después de la colisión con el proyectil. La masa del primer bloque es de 1150 g, y su velocidad es 0.550 m/s después de que el proyectil lo atraviesa. La masa del segundo bloque es 1530 g. (a) ¿Cuál es la velocidad del segundo bloque luego que el proyectil se incrusta? (b) Hallar la relación entre la energía cinética total después de la colisión y antes de la colisión.
31.- Una bala de 50 g penetra un bloque de 2.0 kg colgado de una cuerda. La bala y el bloque se elevan a una altura de 12 cm. ¿Cuál era la velocidad de la bala antes de incrustarse? a) 20.9 m/s b) 32.9 m/s c) 120.9 m/s d) 140.9 m/s e) 62.9 m/s
32.- Dos objetos con diferentes masas chocan y se adhieren el uno al otro. En comparación con antes de la colisión, el sistema de los dos objetos después de la colisión tiene: a. igual cantidad de movimiento lineal e igual energía cinética b. igual cantidad de movimiento lineal pero menor energía cinética. c. menor cantidad de movimiento pero igual energía cinética d. menor cantidad de movimiento lineal y menor energía cinética e. no hay suficiente información para decidir
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
33.- Dos objetos con diferentes masas chocan y rebotan entre sí. En comparación con antes de la colisión, el sistema de los dos objetos después de la colisión tiene: a. igual cantidad de movimiento lineal e igual energía cinética b. igual cantidad de movimiento lineal pero menor energía cinética. c. menor cantidad de movimiento pero igual energía cinética d. menor cantidad de movimiento lineal y menor energía cinética e. no hay suficiente información para decidir
34.- El bloque A tiene una masa de 1.00 kg y el bloque B de masa 3.00 kg. Los dos bloques chocan y se pegan sobre una superficie nivelada y sin fricción. Después de la colisión, l a energía cinética (EC) de bloque A es: a) 1/9 de la EC del bloque B. b) 1/3 de la EC del bloque B. c) 3 de la EC del bloque B. d) 9 de la EC del bloque B. e) igual que la EC bloque B
35.- Un carro abierto está rodando a la izquierda en una superficie horizontal. Un paquete se desliza por un tobogán y aterriza en el carro. ¿Qué cantidades tienen el mismo valor justo antes y justo después de que el paquete aterriza en el carro? a) La componente horizontal de la cantidad de movimiento lineal del sistema b) La componente vertical de la cantidad de movimiento lineal del sistema c) La energía cinética del sistema d) A y B e) A, B y C
36.- Un trozo de masilla de 1.0 kg que se mueve a 5.0 m/s choca con una bola de boliche de 4.0 kg inicialmente en reposo y se adhiere a ella. La bola de boliche y la masilla se mueven con una cantidad de movimiento de: a) 1.0 kg m/s b) 3.0 kg m/s c) 5.0 kg m/s d) 6.0 kg m/s e) 7.0 kg m/s
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
37.- Una caja desliza sobre una superficie horizontal sin fricción, con una velocidad inicial de 10 m/s, y choca con una caja idéntica. Si las cajas se mantienen unidas después de la colisión. ¿Cuál es su velocidad final? a) 10 m/s b) 20 m/s c) 0 m/s d) 15 m/s e) 5 m/s
38.- Sobre una superficie horizontal sin fricción, desliza una caja que colisiona y se queda unida a una segunda caja idéntica inicialmente en reposo. ¿Cuál es la energía cinética final del sistema en términos de la inicial? a) ECf = ECi b) ECf = ECi / 4 c) ECf = ECi / 2 d) ECf = ECi / 2 e) ECf = 2 ECi
39.- Un jeep de 1800 kg estacionado es golpeado por atrás por un auto de 900 kg. Después del impacto, el jeep queda enganchado al auto. Si el carro más pequeño se movía a 20 m/s antes del choque, ¿cuál es la velocidad de los vehículos inmediatamente después de este suceso? a) 0 m/s b) 6.7 m/s c) -6.7 m/s d) 10 m/s e) -10 m/s
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
40.- Un cuerpo de 6.0 kg se está moviendo hacia la derecha a 10 m/s. Un cuerpo de 0.25 kg es disparado hacia la izquierda para chocar con el cuerpo más grande. ¿Qué rapidez v debe tener el cuerpo más pequeño para que ambos se detengan completamente luego de la colisión? a) 4.2 m/s b) 15 m/s c) 120 m/s
d) 150 m/s
e) 240 m/s
41.- Un pequeño asteroide (cuya masa es de 10 g) golpea de refilón a un satélite en el espacio vacío. El satélite estaba inicialmente en reposo y el asteroide viajaba a 2000 m/s. La masa del satélite es de 100 kg. El asteroide se desvía 10° de su dirección original y su rapidez disminuye a 1000 m/s, pero ninguno de los objetos pierde masa. Determine a) la dirección y b) la rapidez del satélite después de la colisión.
42.- La figura muestra una colisión entre dos discos en una mesa air-hockey. El disco A tiene un masa de 0.025 kg y se mueve a lo largo del eje x con una velocidad de 5.5 m/s. Colisiona con el disco B, que tiene una masa de 0.050 kg y está inicialmente en reposo. La colisión no es central directa. Después de la colisión, los dos discos siguen direcciones con ángulos que se muestran en la figura. Encontrar la velocidad final de (a) el disco A y (b) el disco B.
43.- En un juego de billar, una bola blanca que viaja a 0.75 m/s golpea a la bola 8 estacionaria. La bola 8 sale despedida con una velocidad de 0.25 m/s con un ángulo de 37° con la dirección original de la bola blanca. Suponiendo que el choque es inelástico, ¿con qué ángulo se desviara la bola blanca, y que rapidez tendrá?
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
44.- Un bloque y una barra se unen entre sí. Cada objeto es de densidad uniforme. El centro de masa del objeto combinado está en la posición mostrada por la "X" ¿Cuál tiene la mayor masa, el bloque o la barra? a) el bloque b) la barra c) ambos tienen la misma masa d) no hay suficiente información para decidir
45.- Localice el centro de masa de un sistema formado por tres objetos esféricos con masas de 3.0, 2.0 y 4.0 kg cuyos centros están situados en (-6.0 m, 0), (1.0 m, 0) y (3.0 m, 0), respectivamente.
46.- Una astronauta de 100 kg (su masa incluye el equipo) que realiza una caminata espacial esta a 5.0 m de una capsula espacial de 3000 kg, con su cordón de seguridad totalmente estirado. Para volver a la capsula, ella tira del cordón. ¿Donde se juntaran la astronauta y la capsula?
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques
47.- Dos patinadores con masas de 65 y 45 kg, respectivamente, están separados 8.0 m y sujetan cada uno un extremo de una cuerda. a) Si tiran de la cuerda hasta juntarse, ¿qué distancia recorrerá cada patinador? (Deprecie la fricción.) b) Si solo la patinadora de 45 kg tira de la cuerda hasta juntarse con su amigo (que se limita a sostener la cuerda), ¿qué distancia recorrerá cada patinador?
48.- Un hombre de 75 kg está parado en el extremo lejano de una lancha de 50 kg a 100 m de la orilla. Si camina al otro extremo de la lancha, cuya longitud es de 6 m ¿a qué distancia estará de la orilla? Considere insignificante la fricción y suponga que el centro de masa de la lancha está en su punto medio.
Capítulo 7. Cantidad de movimiento lineal y choques