ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS HOJA DE TRABAJO No 10 1.- Tres fuerzas actúan sobre una partícula. Si la partícula está en equilibrio, ¿qué de lo siguiente debe ser verdad? I.- El vector suma de las tres fuerzas debe ser igual a cero. II.- Las magnitudes de las tres fuerzas deben ser iguales. III.- Las tres fuerzas deben ser paralelas. A) Sólo I D) Sólo II y III
B) Sólo II E) I, II y III
C) Sólo I y III
2.- La gráfica muestra una partícula en equilibrio sometida a 5 fuerzas. Se conoce que F4 = 25 N, la magnitud y dirección de la resultante de las demás fuerzas que actúan sobre la partícula es: a) 0 N b) 5 N hacia arriba c) 15 N hacia abajo d) 25 N hacia arriba e) Faltan saber los valores de las demás fuerzas que actúan sobre la partícula 3.- La posición de un objeto de 5.0 kg está dada por la expresión: x expresión: x = = 3 – 2t 2 t – – 5t 2, donde x donde x está está en metros y t en en segundos, ¿Cuál es la fuerza neta (en newtons) que actúa sobre el objeto en el instantet instante t = = 2.0 s? A) 50 B) –50 C) 10 D) –10 E) –5.0 4.- Si la fuerza neta sobre un objeto se duplica mientras que simultáneamente la masa del objeto se reduce a la mitad, entonces la aceleración del objeto a. se reduce a la cuarta parte b. se reduce a la mitad c. es dos veces mayor d. es cuatro veces mayor e. no se altera 5.- Una fuerza horizontal actúa sobre un objeto en una superficie horizontal sin fricción. Si la fuerza se reduce a la mitad y se aumenta al doble la masa del objeto , la aceleración será, con respecto a la que tenía ini cialmente, A. cuatro veces mayor. B. dos veces mayor. C. la mitad. D. la cuarta parte. 6.- Un cuerpo A tiene una masa que es el doble de grande que el bloque B. Si la fuerza actuando sobre A es la mitad que la fuerza actuando sobre B. ¿Cuál enunciado es correcto? a) La aceleración de A será el doble que la de B b) La aceleración de A será la mitad que la de B c) La aceleración de A será igual que la de B d) La aceleración de A será un cuarto que h de B Las siguientes dos preguntas se refieren a la siguiente situación: Tres carritos idénticos de juguete A, B y C cada uno sujeto a una fuerza constante FA, FB, y FC, respectivamente. Una o más de estas fuerzas pueden ser cero. El diagrama de abajo muestra la posición de cada carrito en cada segundo de un intervalo de 8.0 segundos.
7.- ¿Cuál de los carritos tiene la mayor velocidad media durante el intervalo? A) A B) B C) C D) Todos tienen la misma velocidad media E) No hay suficiente información para dar una respuesta. 8.- ¿Cómo se comparan las magnitudes de las fuerzas actuando sobre cada uno de los carritos? A) FA > FB > FC B) FA = FC > FB C) FA = FB > FC D) FC > FA > FB E) No hay suficiente información para dar una respuesta
Capítuo 5. Fuerza y Movimiento
9.- Usted es la primera persona en visitar Marte. Al discutir sus experiencias con un g rupo de estudiantes por enlace de radio, uno de ellos le pregunta cómo han cambiado su peso y su masa. Se toma un momento para realizar mediciones y contestar correctamente que a) su peso sigue siendo esencialmente sin cambios, pero su masa es menor que en l a Tierra. b) su masa sigue siendo esencialmente sin cambios, pero su peso es menor que en la Tierra. c) el peso y la masa han cambiado de manera significativa. d) ni su peso ni su masa han cambiado mucho. e) al estar fuera de la Tierra, carece de peso. 10.- Un objeto sobre la superficie de la Luna experimenta la misma fuerza gravitacional que un objeto sobre la superficie de la Tierra. ¿Cuál de las siguientes opciones sería una conclusión razonable? a) Ambos objetos caen con la misma aceleración b) El objeto en la Luna tiene mayor masa c) El objeto en la Tierra tiene mayor masa d) Ambos objetos tienen masas idénticas e) Ninguna de las conclusiones anteriores es válida 11.- Sobre un bloque de 5 kg se aplica una fuerza F tal como se muestra en la figura. Si el bloque se mueve en línea recta y parte del reposo. La velocidad que tiene el objeto en t = 2 s es: A. 0 m/s B. 2 m/s C. 4 m/s D. 10 m/s E. 20 m/s 12.- Un automóvil tiene una masa de 1500 kg y su velocidad inicial es de 60 km/h. Cuando se frena se produce una desaceleración constante que hace que se detenga en 1.2 minut os. Indique la fuerza aplicada al automóvil. a) –347 N b) –400 N c) –428 N d) –388 N 13.- Una fuerza resultante F actúa sobre el bloque que se muestra en la figu ra. De las siguientes afirmaciones I.- El bloque se mueve necesariamente hacia la derecha. II.- La aceleración del bloque es necesariamente hacia la derecha. III.- El cuerpo necesariamente aumenta su rapidez u niformemente son verdaderas: A. Sólo I B. Sólo II C. Sólo III D. I y II E. I y III 14.- La figura muestra las fuerzas aplicadas a tres bloques sobre una superficie horizontal lisa. ¿Cuál(es) de los bloques se está moviendo a la izquierda?
a) Solo el bloque C d) Solo los bloques B y C
b) Solo el bloque A c) Solo los bloques A y B e) Es imposible dar una respuesta con la información dada.
15.- Suponga que un objeto se mueve hacia el este a velocidad constante, en cierto instante comienza a actuar sobre él una fuerza dirigida hacia el norte. ¿Cuál es la dirección de la aceleración del objeto? a) Al este. b) Al norte. c) Al noreste. d) A un ángulo mayor a 45° al norte del este. e) A un ángulo menor a 45° al norte del este. 16.- Suponga que un objeto está inicialmente en reposo. Repentinamente actúan sobre él dos fuerzas, una hacia el norte y otra hacia el este. Si la fuerza que actúa hacia el este es mayor en magnitud que la fuerza que actúa hacia el norte, ¿cuál será la dirección de la aceleración del objeto? a) Al este. b) Al norte. c) Al noreste. d) A un ángulo mayor a 45° al norte del este. e) A un ángulo menor a 45° al norte del este. 17.- Una mujer hala un bloque de 6.00 kg, que está conectado a un bloque de 4.00 kg sobre una superficie lisa a través de una cuerda ligera, la cual permanece tensa. Si ella ejerce sobre la caja de 6.00 kg una fuerza F de 25 N, la t ensión T de la cuerda es: A. 5.0 N B. 10 N C. 15 N D. 20 N E. 25 N
Capítuo 5. Fuerza y Movimiento
18.- Un camión con remolque está viajando por el camino. La masa del remolque es cuatro veces mayor que la masa del camión. Si el camión acelera hacia adelante, la fuerza que el remolque aplica sobre el camión es: a) 4 veces mayor que la fuerza del camión sobre el remolque. b) 2 veces mayor que la fuerza del camión sobre el remolque. c) igual a la fuerza del camión sobre el remolque. d) 1/4 de la fuerza del camión sobre el remolque. e) cero ya que el camión está tirando del remolque hacia adelante. 19.- Usted sostiene una pelota de goma en su mano. La fuerza de reacción de la tercera ley de Newton a la fuerza de gravedad sobre la pelota es la fuerza ejercida por la A. pelota sobre la Tierra B. pelota sobre la mano C. mano sobre la pelota D. Tierra sobre la pelota E. Tierra sobre su mano 20.- Usted empuja una bandeja de comida de 1.00 kg a través de una superficie horizontal lisa con una fuerza constante de 9.0 N. A la vez que la bandeja se mueve, empuja un cartón de leche de 0.50 kg. Si la bandeja de comida y el cartón de leche están acelerando hacia la i zquierda, a) La bandeja ejerce más fuerza sobre el cartón de leche que la que el cartón ejerce sobre la bandeja b) La bandeja ejerce menos fuerza sobre el cartón de leche que la que el cartón ejerce sobre la bandeja c) La bandeja ejerce una fuerza sobre el cartón de leche igual a la que el cartón ejerce sobre la bandeja d) El cartón de leche no ejerce ninguna fuerza sobre la bandeja e) La fuerza aplicada no es suficiente para poder mover la bandeja y el cartón de leche 21.- Un jarrón pesado descansa inmóvil en el suelo. El jarrón está experimentando su peso hacia abajo y una fuerza hacia arriba desde el suelo. Sabemos que estas dos fuerzas sobre el florero son iguales en magnitud, pero de direcciones opuestas, porque I. para cada acción hay una reacción igual pero en dirección opuesta. II. la tercera ley de Newton requiere que las fuerzas siempre aparezcan en pares iguales pero de direcciones opuestas. III. las dos fuerzas deben sumar cero. A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Sólo I y II
E) I, II y III
22.- Dos equipos compiten en halar una cuerda. Cada equipo tira de la cuerda con 1200 N de fuerza. ¿Cuál es la tensión de la cuerda? a) 600 N b) 0 N c) 2400 N d) 1200 N e) 200 N Las siguientes dos preguntas se refieren a la siguiente información: Un sistema en equilibrio consiste en un objeto de peso W que cuelga de tres cuerdas, como se muestra arriba. Las tensiones en las cuerdas son T 1 , T 2 , y T 3. 23.- ¿Cuál de los siguientes es el valor correcto de T2? A) Wsen60° B) Wcos60° C) Wtan60° D) W/sen60° E) W/tan60° 24.- ¿Cuál de los siguientes es el valor correcto de T3? A) Wsen60° B) Wcos60° C) Wtan60° D) W/sen60° E) W/tan60° 25.- Indiana Jones, cuya masa es de 90.0 kg, cruza de un risco a otro colgado de una cuerda estirada entre los riscos. Se detiene a la mitad para descansar. ¿Qué valor mínimo puede tener θ si la cuerda se rompe cuando su tensión excede de 1500 N? A. 9.0º B. 13º C. 17º D. 24º E. 32º
Capítuo 5. Fuerza y Movimiento
Las siguientes dos preguntas se refieren a la siguiente situación: Sea W1 = 500 N, α1 = 40°, α2 = 30° y α3 = 65° 26.- ¿Cuál es la tensión en la cuerda que un e los nudos? a) 460.80 N b) 613.34 N c) 442.28 N d) 407.60 N e) 250.00 N 27.- ¿Cuál es el valor del peso W2? a) 269.96 N b) 553.20 N c) 835.25 N d) 300.32 N e) 369.41 N 28.- Un astronauta con masa MA = 75 kg empuja un satélite imprimiéndose él mismo una aceleración de 1.5 m/s2, y el satélite una aceleración de 2.8 x 10-4 m/s2. ¿Cuál es la masa MS del satélite? A) MS = 0.51 x 105 kg B) MS = 1.02 x 105 kg 5 C) MS = 2.01 x 10 kg D) MS = 4.02 x 105 kg E) MS = 8.04 x 105 kg Las dos preguntas que siguen hacen referencia a la siguiente situación física: Tres bloques están siendo acelerados hacia arriba por una fuerza F aplicada sobre el bloque inferior como se muestra en la figura. La masa del bloque inferior es de M = 7 kg. 29.- Calcule la fuerza neta sobre el bloque de masa 3M. A) + 546 N B) + 206 N C) + 134 N D) + 67.2 N
E) + 44.8 N
30.- Calcule el valor de la fuerza F aplicada sobre el bloqu e inferior de masa M. A) F= + 546 N B) F = + 206 N C) F = + 412 N D) F = + 91 N
E) F = + 22.4 N
31.- Como se muestra abajo, dos bloques con masas m y M (M > m) son empujados por una fuerza F, tanto en el Caso I como en el Caso II. La superficie es horizontal y no presenta fricción. Sea RI l a fuerza que m ejerce sobre M en el Caso I y sea RII la fuerza que m ejerce sobre M en el Caso II. ¿Cuál de las siguientes alternativas es correcta?
A) RI = RII = 0 D) RI < RII
B) RI = RII y no es igual a cero o F. E) RI > RII
C) RI = RII = F
32.- El sistema que se muestra está compuesto de dos bloques A y B (la masa de B es mayor que la masa de A) que descansan sobre una superficie sin rozamiento. Al aplicarle la fuerza F los dos bloques se aceleran. Analice las siguientes afirmaciones: I. Para que los dos bloques se aceleren la fuerza que el bloque A le aplica a B para moverlo debe ser mayor que la fuerza que ejerce el bloque B al bloque A. II. Dependiendo del valor de la fuerza F y como los bloques se mueven juntos, se podría decir que llegarán a tener la misma inercia. III. Debido a que los bloques se mueven juntos, l a fuerza neta que actúa en ellos es la misma. ¿Cuál de las siguientes opciones es verdad? a) Sólo I b) Sólo II c) I y III d) II y III
e) Todas las afirmaciones son falsas
Capítuo 5. Fuerza y Movimiento
33.- Para que el sistema anterior se mueva con velocidad constante se debe cumplir que: A. La fuerza de contacto que ejerce B sobre A debe ser igual a F B. La fuerza de contacto que ejerce B sobre A debe ser mayor a F C. Falta conocer el valor de las masas y de F D. No se pueden mover a velocidad constante 34.- El gráfico de abajo muestra el diagrama del cuerpo libre de una c aja sobre una superficie horizontal.
35.- De los extremos de una cuerda que pasa por una pol ea cuelgan un mono y un espejo que se encuentra al mismo nivel que el mono. Ambos tienen la misma masa. El mono puede d ejar de observar su imagen en el espejo: a) Trepando. b) Descendiendo. c) Soltando la cuerda. d) Haga lo que haga seguirá viéndose en el espejo. 36.- La polea mostrada en la figura está en equilibrio , entonces la tensión de la cuerda T es : a) 10 N b) 20 N c) 30 N d) 40 N e) 600 N 37.- Un hombre de masa 100 kg permanece en equilibrio sentado sobre un asiento de masa 50 kg y sujetándose a una cuerda como se indica en la figura. Escoja la alternativa correcta. Nota: Despreciar la masa de la cuerda y de la polea. a) El hombre se sujeta de la cuerda con una fuera de 14 70 N. b) El hombre se sujeta de la cuerda con una fuerza de 980 N. c) El hombre ejerce una fuerza sobre el asiento de 980 N. d) El hombre ejerce una fuerza sobre el asiento de 245 N. e) Faltan datos.
38.- Un cable sostiene un peso de 900 N en conjunto con un sistema de poleas sin fricción, según se muestra. ¿Cuál es el valor de la fuerza P que se requiere para mantener el equilibrio? A. 90 N B. 300 N C. 450 N D. 600 N E. 900 N
Capítuo 5. Fuerza y Movimiento
39.- La figura muestra el instante en que un bloque de 400 N de peso es levantado con velocidad constante. La magnitud de la fuerza F que se ejerce a la cuerda es: a) 100 N b) 200 N c) 300 N d) 400 N e) 500 N Las dos preguntas que siguen hacen referencia a la siguiente situación física: Dos bloques son conectados por una cuerda sobre una polea de masa despreciable y sin fricción suspendida desde el tumbado como se muestra en la figura. En el instante mostrado, la tensión en la cuerda es T = 15 N. 40.- Calcule la magnitud de la aceleración del bl oque de 2.5 kg en m/s2. A) 3.8 B) 6.0 C) 16 D) 1.6 E) 2.6 41.- Determine el valor de la masa M del segundo bloque en kg. A) 2.5 B) 1.35 C) 1.28 D) 1.1 E) 0.6 kg 42.- Un hombre de 80 kg se para en una báscula dentro de un elevador en movimiento. La lectura de la báscula es 915 N. Entonces la aceleración del elevador es: A) 2.8 m/s2 hacia arriba y se mueve hacia abajo B) 9.8 m/s2 hacia abajo y se mueve hacia arriba C) 1.64 m/s2 hacia arriba y se mueve hacia abajo D) 2.64 m/s2 hacia abajo y se mueve hacia arriba E) Se mueve a velocidad constante y la aceleración es 0. 43.- Una persona 65 kg se para sobre una balanza dentro de un ascensor en movimiento. ¿Cuánto indica la balanza en el instante en que sube con una velocidad de 3 m/s si su aceleración es de 4 m/s2 dirigida hacia abajo? a) 377 N b) 637 N c) 897 N d) 442 N e) 832 N 44.- Una persona de 70 kg está en un ascensor en la Ti erra y se acelera hacia arriba a 3 m/s2. Usando g = 10 m/s2, la magnitud de la fuerza ejercida por el suelo del ascensor sobre los pies de l a persona es aproximadamente: A. 200 N B. 500 N C. 700 N D. 900 N 45.- Suponga que una persona se para sobre una balanza dentro de un elevador, cuando éste comienza a acelerar hacia arriba. De acuerdo a la Tercera Ley de Newton, ¿cuál de las siguientes fuerzas es el par de acción-reacción de la fuerza que la persona ejerce sobre la balanza? a) La fuerza normal ejercida sobre la persona. b) La masa de la persona multiplicada por su aceleración. c) El peso de la persona. d) La fuerza que ejerce el elevador sobre la balanza. e) Ninguna de la opciones anteriores es el par de acción-reacción. 46.- Un estudiante de Física está parado sobre un báscula dentro de un elevador. El elevador esta moviéndose. La magnitud de la fuerza normal actuando sobre el estudiante es 500 N. La lectura que muestra la báscula es: a) exactamente igual a 500 N b) menor que 500 N c) mayor que 500 N d) mayor o menor que 500 N, dependiendo de la dirección d e la velocidad del elevador. e) mayor o menor que 500 N, dependiendo de la dirección de la aceleración del elevador. Este enunciado se aplica a los dos problemas siguientes: Un elevador muy simple es construido con un cable atado a la cabina, pasando por una polea y atada en el otro extreme a un contrapeso. La masa del cable es despreciable y la polea se considera sin rozamiento. No hay motor, en consecuencia la cabina y el contrapeso se mueven libremente. La masa del contrapeso es 1050 kg. La masa total de la cabina y el pasajero es 910 kg. El peso real de la señorita en el elevador es de 534 N. 47.- La aceleración, en m/s2, del elevador cuando el sistema se pone en movimiento es: a) 2.49 b) 1.92 c) 1.43 d) 1.02 e) 0.70 48.- ¿Cuál será el peso aparente de la señorita si ella se encuentra parada sobre una báscula? a) 612 N b) 589 N c) 572 N d) 496 N e) 432 N
Capítuo 5. Fuerza y Movimiento
