Guiá 3: Leyes de Newton y Aplicaciones 1. Un objeto de 6.0 kg sufre una aceleración de 2.0 m/s2. (a) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza resultante sobre el objeto? (b) Sí esta misma fuerza es aplicada a un objeto de 4.0 kg, ¿qué aceleración se produce? (a) 12 N
(b) 3.0 m/s2
8. Una bala de 5.0 g sale del cañón de un rifle con una velocidad de 320 m/s. ¿Cuál es la fuerza total (que se supone constante) ejercida sobre la bala mientras viaja a lo largo del cañón del rifle, el cual mide 0.82 m de longitud? 3.1 x 10 2 N
2. Un jugador patea un balón de fútbol de manera que la acelera hasta alcanzar una velocidad de 10 m/s durante el tiempo en el cual su pie está en contacto con el balón (unos 0.20 s). Sí el balón tiene una masa de 0.50 kg, ¿cuál es la fuerza promedio que ejerce el jugador en el balón?
9. Un artista de un circo es disparado con un cañón como una “bala humana” y sale del cañón con velocidad de de 18.0 m/s. m/s. La masa del del artista es 80.0 kg. La longitud del cañón es 9.20 m. Encuentre la fuerza neta promedio ejercida sobre el artista mientras es acelerado dentro del cañón.
25 N
1.41 x 103 N
3. El invertebrado más pesado es el calamar gigante, cuyo peso se estima en una 2 tons y su longitud en 70 pies. ¿Cuál es su peso en newton?
10. Un bote se mueve a través del agua mientras dos fuerzas actúan sobre él. Una es una fuerza de 2000 N hacia adelante, ejercida por el empuje del agua sobre el propulsor del bote, mientras que la otra es una fuerza de resistencia de 1800 N debida debida al agua alrededor alrededor de la la proa. (a) ¿Cual es a aceleración del bote sí su masa es de 1000 kg? (b) Si parte desde el reposo, ¿qué distancia recorre en 10.0 s? (c) ¿Cuál es su velocidad al cabo de este tiempo?
2 x 104 N
4. El ave voladora más pesada es el cisne trompetista, el cual pesa unas 38 libras. ¿Cuál es su peso en newton? 1.7 x 10 2 N
5. Una bolsa de azúcar pesa 5.00 lb en la Tierra. ¿Cuál será su peso en la Luna, donde la aceleración de caída libre es 1/6 de la de la Tierra? Repita para Júpiter, Júpiter, donde g es 2.64 veces la de la Tierra. Encuentre la masa de la bolsa de azúcar en kilogramos en cada uno de los tres sitios. 3.71 N
58.7 N
2.27 kg
(a) 0.200 m/s 2
(b) 10.0 m
(c) 2.00 m/s
11. Se aplican dos fuerzas a un carro para tratar de moverlo, tal como se muestra en la Figura P4.11. (a) ¿Cuál es la resultante de esas dos fuerzas? (b) Si el carro tiene una masa de 3000 kg, ¿cuál será su aceleración? Ignore la fricción. (a) 799 N a 8.77° a la derecha hacia adelante (b) 0.266 m/s 2 en dirección de la fuerza resultante
7
6. Un tren de carga tiene una masa de 1.5 x 10 kg. Sí a locomotora puede halar con una fuerza constante de 7.5 x 10 5 N, ¿cuánto tiempo tardará el tren en alcanzar alca nzar una velocidad de 80 km/h? 7.4 min
7. El aire ejerce una fuerza hacia adelante de 10 N en la hélice de un aeroplano de aeromodelismo de 0.20 kg. Sí el aeroplano acelera hacia adelante a 2.0 m/s2, ¿cuál es la magnitud de la fuerza de r esistencia ejercida por el aire en el aeroplano? 9.6 N
FIGURA P4.11
12. Para alzar un paciente, cuatro enfermeras agarran la sábana está acostado y tiran de ella hacia arriba. Sí cada enfermera ejerce una fuerza hacia arriba de 240 N y el paciente sufre una aceleración hacia arriba de 0.504 m/s 2, ¿cuál es el peso del paciente?
16. Encuentre la tensión en los dos alambres que soportan la lámpara de 100-N de la Figura P4.16. 77.8 N en cada alambre
913 N
13. La pelvis en la Figura P4.13 tiene una masa de 30.0 kg. Determine su aceleración. 4.65 m/s2 a 35.2º bajo la horizontal a la derecha
FIGURA P4.16 17. Un comedero de pájaros de 150-N es soportado por tres cables, como es mostrado en la Figura P4.17. Encuentre la tensión en cada cable. 75.0 N cable derecha
130 N cable izquierda
FIGURA P4.13 14. La fuerza ejercida por el viento en la vela de un bote es de 390 N al norte. El agua ejerce una fuerza de 180 N al este. Sí el bote (incluyendo tripulación) tiene una masa de 270 kg, ¿cuál es la magnitud y dirección de su aceleración? 2
1.59 m/s at 65.2° N of E
15. Encuentre la tensión in cada cable que soporta el ladrón de 600-N en la Figura P4.15. vertical = 600N
inclinado = 997N
FIGURA P4.17 18. La pierna enyesada en la Figura P4.18 pesa 220 N ( w1). Determine el peso w2 y el ángulo α necesario para que la fuerza resultante sobre la pierna sea cero. 1.7 x 102 N, 61°
horizontal = 796N
FIGURA P4.18
FIGURA P4.15
19. Una persona con el antebrazo roto utiliza un soporte, como en la Figura P4.19. El antebrazo
y el soporte pesan 98.0 N. Suponiendo que brazo ejerce una fuerza horizontal de 24.0 hacia la derecha del antebrazo, como muestra, determine la fuerza ejercida por soporte en el cuello.
el N se el
101 N a 13.8º a la derecha de la vertical hacia abajo
FIGURA P4.19
premios por las cometas que tiren con mayor y con menor fuerza de sus cuerdas. Para medir las tensiones que sufren las cuerdas, le pide al maestro de física un gancho de pesas, varias pesas con ranuras y un transportador. Entonces emplea el siguiente método: espera que una niña controle bien su cometa y cuelga el gancho sobre la cuerda, a unos 30 cm de la mano de ella, coloca pesos en el gancho hasta que la sección de la cuerda entre la mano y el gancho esté horizontal y mide el ángulo que se forma entre la horizontal y la sección de cuerda que va hasta la cometa (ver Figura P4.22). (a) Explique el funcionamiento de este método. Imagine que los padres de los niños le hacen preguntas sobre su método porque dudan de su capacidad y está es su oportunidad de que confíen en su técnica de evaluación. (b) Encuentre la tensión en la cuerda si la masa es de 132 g y el ángulo es 46.3°. (a) T = mg / sin θ
(b) 1.79 N
20. Dos personas están tirando de un bote a través del agua como se muestra en la Figura P4.20. Cada una ejerce una fuerza de 600 N en un ángulo de 30.0° relativo a la dirección de movimiento de bote. Si el bote se mueve con velocidad constante, encuentre la fuerza de resistencia F ejercida por el agua sobre el bote. 1.04 x 103 N hacia atrás
FIGURA P4.22
FIGURA P4.20
23. Un balde de agua de 5.0 kg es levantado mediante una cuerda. Sí la aceleración hacia 2 arriba del balde es 3.0 m/s , encuentre la fuerza ejercida por la cuerda sobre el balde. 64 N
21. La distancia entre dos postes de teléfono es de 50.0 m. Cuando un pájaro de 1.00 kg se para en el cable telefónico, a la mitad de la distancia entre los poses, el cable desciende 0.200 m. Realice el diagrama de cuerpo libre del pájaro. ¿Cuánta tensión produce el pájaro en el cable? Ignore el peso del cable. 613 N
22. Usted es juez en un concurso infantil de volar cometas, donde dos niños ganarán
24. Una compradora en un supermercado empuja un carro cargado con una fuerza horizontal de 10 N. El carro tiene una masa de 30 kg. (a) ¿Qué distancia recorrerá en 3.0 s, si comienza a moverse desde el reposo? (No haga caso de la fricción.) (b) ¿Qué distancia recorrerá en 3.0 s sí coloca a su bebe de 30 N en el carro antes de comenzar a empujarlo? (a) 1.5 m
(b) 1.4 m
25. Un carro de 2000 kg disminuye su velocidad uniformemente de 20.0 m/s a 5.00 m/s en 4.00 s. (a) ¿Qué fuerza total media actuaba en el auto durante este tiempo?, y (b) ¿qué distancia recorrió del auto durante este tiempo? 3
(a) -7.50 x 10 N
(b) 50.0 m
26. Dos cajones de masas 10.0 kg y 5.00 kg son conectados por una cuerda ligera que pase sobre una polea sin fricción como en la Figura P4.26. El cajón de 5.00 kg se encuentra en una pendiente lisa del ángulo 40.0°. Encuentre la aceleración del cajón de 5.00 kg y la tensión en la cuerda. 4.43 m/s 2 hacia arriba del plano, 53.7 N
0.50 S. ¿Qué fuerza neta está actuando en el objeto a lo largo de la pendiente? 13 N hacia abajo del plano
29. Un vagón de 40.0 kg se remolca hacia arriba de una colina inclinada 18.5° con respecto a la horizontal. La cuerda del remolque es paralela a la pendiente y tiene una tensión de 140 N en ella. Suponga que el vagón comienza a moverse desde el reposo en el fondo de la colina, y desprecie la fricción. ¿Qué velocidad tendrá el vagón cuando ha subido 80.0 m por la colina? 7.90 m/s
30. Un objeto con masa m1 = 5.00 kg, colocado sobre una tabla mesa sin fricción, está conectado mediante un cable que pasa sobre una polea con un objeto de masa m2 = 10.0 kg, que cuelga del extreme del cable, Figura P4.30. Encuentre la aceleración de cada objeto y la tensión en el cable. 6.53 m/s 2,
32.7 N
FIGURA P4.26 27. Suponga que los tres bloques en la Figura P4.27 se mueven en sobre una superficie horizontal sin fricción y que una fuerza de 42 N actúa, como se muestra, sobre el bloque de 3.0 kg. Determine (a) la aceleración del sistema, (b) la tensión en la cuerda que conecta los bloques de 3.0 kg y de 1.0 kg, y (c) la fuerza ejercida por el bloque de 1.0 kg sobre el bloque de 2.0 kg. (a) 7.0 m/s2
(b) 21N (c) 14N horizontal a la derecha
FIGURA P4.30 31. El antebrazo (incluyendo la mano) en la Figura P4.31 tiene una masa de 4.26 kg. El brazo ejerce la fuerza demostrada en el antebrazo. Si el antebrazo tiene una aceleración de 2.54 m/s2, determine la masa del objeto que es tirado por la mano. (Asuma que el objeto se desliza sobre una superficie sin fricción.) 1.25 kg
FIGURA P4.27 28. Un objeto de 2.0 kg de masa comienza a moverse desde el reposo y se desliza hacia abajo de un plano inclinado de 80 cm de longitud en
FIGURA P4.31
32. Determine la magnitud y la dirección de la fuerza F ejercida por la mano en la frente para que la cabeza no ejerza ninguna fuerza en el cuello en la figura P4.32. No tome en cuenta el peso de la cabeza y suponga que permanece en reposo. 334 N a 14.7° bajo la horizontal a la izquierda
hacia adelante. Despreciando las fuerzas de fricción en el remolque, determine (a) la fuerza neta en el auto; (b) la fuerza neta en el remolque; (c) la fuerza ejercida por el remolque en el auto; (d) la fuerza resultante ejercida por el auto en el camino. (a) 2.15 x 103 N (b) 645 N (c) 645 N hacia atrás (d) 1.02 x 104 N a 74.1º bajo la horizontal hacia atrás
35. Un trabajado portuario cargando cajones en un barco encuentra que un cajón de 20 kg, inicialmente en reposo en una superficie horizontal, requiere una fuerza horizontal de 75 N para ponerla en movimiento. Sin embargo, después de poner el cajón en movimiento, se requiere una fuerza de 60 N para mantenerlo en movimiento con velocidad constante. Encuentre los coeficientes de fricción estática y cinética entre el cajón y el piso FIGURA P4.32 33. Dos objetos con masas de 3.00 kg y de 5.00 kg son conectadas por una cuerda ligera que pasa sobre una polea sin fricción como en la figura P4.33. Determine (a) la tensión en la cuerda, (b) la aceleración de cada objeto, y (c) la distancia que cada objeto se moverá en el primer segundo del movimiento si ambos objetos empiezan desde el reposo. (a) 36.8 N
(b) 2.45 m/s2
(c) 1.23m
0.38
0.31
36. En la figura P4.30, m1 = 10 kg y m2 = 4.0 kg. El coeficiente de fricción estática entre m1 y la superficie horizontal es 0.50 mientras que el coeficiente de fricción cinética es 0.30. (a) Si el sistema parte desde el reposo, ¿cuál será su aceleración? (b) Si el sistema se pone en movimiento con m2 moviéndose hacia abajo, ¿cuál será la aceleración del sistema? (a) 0
(b) 0.70 m/s2
37. Un cajón 1000 N es empujado a través de un piso a nivel con velocidad constante por una fuerza F de 300 N en ángulo de 20.0° bajo la horizontal como se muestra en la Figura P4.37a. (a) ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinética entre el cajón y el piso? (b) Si la fuerza 300 N está tirando del bloque en ángulo de 20.0° sobre la horizontal según las indicaciones de la figura P4.37b, ¿cuál será la aceleración del cajón? Suponga que el coeficiente de fricción es igual al encontrado en (a). (a) 0.256
(b) 0.509 m/s 2
FIGURA P4.33 34. Un auto de 1000 kg está tirando de un remolque de 300 kg. Juntos, el auto y el 2 remolque, tienen una aceleración de 2.15 m/s
FIGURA P4.37
38. Un disco de hockey se golpea en un lago congelado y comienza a moverse con una velocidad de 12.0 m/s. Cinco segundos después, su velocidad es 6.00 m/s. (a) ¿Cuál es su aceleración media? (b) ¿Cuál es el valor medio del coeficiente de fricción cinética entre el disco y el hielo? (c) ¿Qué distancia recorre el disco durante este intervalo de 5.00 s? a) -1.20 m/s
2
(b) 0.122
42. El coeficiente de fricción estática entre un cajón de 3.00 kg y la pendiente 35.0° de la figura P4.42 es 0.300. ¿Qué fuerza mínima F debe aplicarse al cajón, perpendicularmente a la pendiente, para evitar que resbale hacia aba jo de la pendiente? 32.1 N
(c) 45.0 m
39. El coeficiente de fricción estática entre las suelas de los zapatos de una corredora de sprint y la superficie llana de la pista en la que está corriendo es 0.800. Determine la aceleración máxima que ella puede alcanzar. ¿Usted necesita saber que su masa es 60.0 kg? 7.84 m/s2 independiente de la masa
40. Una mujer en un aeropuerto remolca su maleta de 20.0 kg con velocidad constante tirando de una correa en ángulo del θ sobre la horizontal (Fig. P4.40). Ella tira de la correa con una fuerza 35.0 N, y la fuerza de fricción en la maleta es 20.0 N. Dibuje el diagrama de cuerpo libre de la maleta. (a) ¿Qué ángulo la correa hace con el horizontal? (b) ¿Qué fuerza normal la tierra ejerce en la maleta? (a) 55.2°
(b) 167N
FIGURA P4.42 43. Un objeto que cae bajo el efecto de la gravedad experimenta una fuerza de fr icción por la resistencia del aire. La magnitud de esta fuerza es aproximadamente proporcional a la velocidad del objeto , f = bv. Suponiendo que b = 15 kg y m = 50 kg. (a) ¿Cuál es la velocidad final que alcanza el objeto mientras ca e? (b) ¿Su respuesta parte (a) dependió de la velocidad inicial del objeto? Explique. (a) 33 m/s
FIGURA P4.40 41. Una caja de libros que pesan 300 N es empujada a través del piso de un apartamento por una fuerza de 400 N ejercida hacia abajo en ángulo de 35.2° debajo de la horizontal. Si el coeficiente de fricción cinética entre la caja y el piso es 0.570, ¿cuánto tiempo toma para mover la caja 4.00 m, a partir del reposo? 3.17 s
44. Una estudiante decide mover una caja de libros en su dormitorio tirando de una cuerda unida a la caja. Ella tira con una fuerza de 80.0 N en ángulo de 25.0° sobre la horizontal. La caja tiene una masa de 25.0 kg, y el coeficiente de fricción cinética entre la caja y el piso es 0.300. (a) Encuentre la aceleración de la caja. (b) La estudiante comienza ahora a mover la caja hacia arriba de una pendiente de 10.0°, manteniendo su fuerza 80.0 N dirigida en 25.0° sobre la línea de la pendiente. Si el coeficiente de fricción no cambia, ¿cuál es la nueva aceleración de la caja? (a) 0.366 m/s 2
(b) 1.29 m/s2 pendiente abajo
45. Objetos con masas m1 = 10.0 kg y m2 = 5.00 kg son conectados por una cuerda ligera que
pasa sobre una polea sin fricción como en la figura P4.30. Si el sistema comienza a moverse desde el reposo y m2 baja 1.00 m en 1.20 s, determine el coeficiente de fricción cinética entre m1 y la mesa. 0.287
46. Un auto está viajando en 50.0 km/h en una carretera plana. (a) Si el coeficiente de fricción entre el camino y los neumáticos en un día lluvioso es 0.100, ¿cuál es la distancia mínima necesaria para detener el auto? (b) ¿Cuál es la distancia cuando la superficie está seca y el coeficiente de fricción es 0.600? (a) 98.6 m
(b) 16.4
de carga que se encuentra a 80.0 m de la intersección y viaja a 23 m/s? (a) 25 m/s
(b) Solo si el tren mide menos de 100 m
50. Un bloque de 2.00 kg es llevado al equilibrio en un plano θ = 60.0° por una fuerza horizontal F aplicada en la dirección mostrada en la figura P4.50. Si el coeficiente de fricción estática entre el bloque y el plano es µs = 0.300, determine (a) el valor mínimo de F y (b) la fuerza normal del plano inclinado en el bloque. (a) 18.5 N
(b) 25.8N
m
47. A un bloque de 2.00 kg se le da una velocidad inicial de 2.50 m/s hacia arriba de un plano inclinado 15.0° con la horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano es 0.250. ¿Qué velocidad tiene cuando vuelve a pasar por su posición inicial? 0.465 m/s
48. Encuentre la aceleración experimentada por cada uno de los dos objetos mostrados en la figura P4.48 si el coeficiente de fricción cinética entre el objeto de 7.00 kg y el plano es 0.250. 3.30 m/s2
FIGURA P4.50 51. La persona en la figura P4.51 pesa 170 lb. Cada muleta hace un ángulo de 22.0° con la vertical (visto de frente) y la mitad de su peso es apoyada por las muletas. La otra mitad es apoyada por las fuerzas verticales ejercidas por la tierra en sus pies. Si está en reposo y la fuerza ejercida por la tierra en las muletas actúa a lo largo de las muletas, determine (a) el mínimo coeficiente de fricción entre las muletas y la tierra y (b) la magnitud de la fuerza de compresión soportada por cada muleta. (a) 0.404
(b) 45.8 lb
FIGURA P4.48 49. El conductor de un auto deportivo de 600 kg, que se dirige directamente hacia un ferrocarril que cruza 250 m adelante aplica los frenos repentinamente en un ataque de pánico. El auto se está moviendo (ilegalmente) a 40 m/s, y los frenos pueden proveer una fuerza de la fricción de1200 N. (a) ¿A qué velocidad va el auto cuando llega al cruce del tren? (b) ¿El conductor puede evitar la colisión con un tren
FIGURA P4.51
52. Un bloque pequeño de la masa de m = 2.00 kg está en el borde izquierdo de un bloque de longitud L = 3.00 m y de la masa M = 8.00 kg. El coeficiente de fricción cinética entre los dos bloques es µk = 0.300, y la superficie en la cual reposan el bloque de 8.00 kg es sin fricción. Una fuerza horizontal constante de magnitud F = 10.0 N se aplica al bloque de 2.00 kg, poniéndola en movimiento según se muestra en la Figura P4.52a. (a) ¿Cuanto tiempo tomará antes de que este bloque alcance el derecho del bloque de 8.00 kg, según se muestra en la Figura P4.52b? ( Nota: Ambos bloques se ponen en movimiento cuando se aplica F.) b) ¿Qué distancia se mueve el bloque de 8.00 kg en el proceso? (a) 2.13 s
(b) 1.67m
54. Uno de los grandes peligros a los escaladores es una avalancha, la cual es una masa grande de la nieve y de hielo roto que se desplaza esencialmente sin fricción hacia abajo de una ladera. Si usted estuviera en una montaña con pendiente de 30.0° y una avalancha comenzara 400 m encima de la cuesta, ¿cuánto tiempo tendría para salir del camino? 12.8 s
55. (a) ¿Cuál es la fuerza resultante ejercida por los dos cables que soportan el semáforo en la Figura P4.55? (b) ¿Cuál es el peso del semáforo? (a) 84.9 N verticalmente hacia arriba
(b) 84.9 N
FIGURA P4.52
FIGURA P4.55
53. Encuentre la fuerza neta ejercida por los cables en la pierna en la Fig. P4.53. Los cables están horizontales antes de pasar sobre las poleas. Suponga que la pierna esta en reposo.
56. Como una protesta contra las llamadas del árbitro, un pitcher de béisbol lanza una bola hacia arriba a una velocidad de 20.0 m/s. En el proceso, él mueve la mano una distancia de 1.50 m. Si la bola tiene una masa de 0.150 kg, encuentre la fuerza que ejerce en la bola para darle esta velocidad ascendente.
113 N horizontal a 5.20º de la línea central entre los cables
21.5 N
57. Una muchacha baja una colina en un trineo, alcanzando una superficie del nivel en el fondo con una velocidad de 7.0 m/s. Si el coeficiente de fricción entre el trineo y la nieve es 0.050 y la muchacha y el trineo juntos pesan 600 N, ¿hasta dónde viaja el trineo en la superficie llana antes de quedar en reposo? 50 m
FIGURA P4.53
58. (a) ¿Cuál es la fuerza mínima de fricción requerida para que el sistema de la Figura P4.58 este en equilibrio? (b) ¿Qué coeficiente de fricción estática entre el bloque 100 N y la tabla asegura equilibrio? (c) Si el coeficiente de fricción cinética entre el bloque 100 N y la tabla es 0.250, ¿qué peso se debe colgar en lugar del peso de 50.0N para permitir que el sistema se mueva en un de velocidad constante una vez que se pone en movimiento? (a) 50.0 N
(b) 0.500 (c) 25.0 N
aceleración máxima que el camión puede tener antes de que la caja resbale. (a) la fuerza de fricción
61. Un plano sin fricción tiene 10.0 m de longitud y esta inclinado 35.0°. Un trineo empieza a moverse desde la base del plano con una velocidad inicial de 5.00 m/s hacia arriba de la pendiente. Cuando alcanza el punto en el cual se detiene momentáneamente, un segundo trineo se lanza de la parte más alta de esta pendiente con una velocidad inicial vi. Ambos trineos alcanzan llegan a la base de la pendiente en el mismo momento. (a) Determine la distancia que el primer trineo viajó hacia arriba de la pendiente. (b) Determine la velocidad inicial del segundo trineo. (a) 2.22 m
FIGURA P4.58 59. Un bloque de 4.00 kg se empuja a lo largo del techo aplicándole una fuerza constante de 85.0 N que hace un ángulo de 55.0° con el horizontal, como en la Figura P4.59. El bloque 2 acelera a la derecha a 6.00 m/s . Determine el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el techo.
(b) 2.94 m/s2
(b) 8.74 m/s hacia abajo del plano
62. Tres objetos están conectados por cuerdas ligeras según se muestra en la Figura P4.62. La cuerda que conecta el objeto de 4.00 kg y el objeto de 5.00 kg pasa sobre una polea ligera sin fricción. Determine (a) la aceleración de cada objeto y (b) la tensión en las dos cuerdas a) 1.63 m/s2 (b) 57.2 N en la cuerda que conecta las masas de 5 kg y 4 kg, 24.5 N en la cuerda que conecta las masas de 4 kg y 3 kg
0.814
FIGURA P4.59 FIGURA P4.62 60. Una caja se coloca en la parte posterior de un camión. El coeficiente de fricción estática entre la caja y el piso del camión es 0.300. (a) Cuando el camión acelera hacia adelante, ¿qué fuerza acelera la caja? (b) Encuentre la
63. Un bloque de 3.00 kg comienza a moverse desde el reposo en la parte superior de un plano inclinado 30.0° y se desliza 2.00 m hacia abajo de la pendiente en 1.50 s. Encuentre (a) la
aceleración del bloque, (b) el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la pendiente, (c) la fuerza de fricción que actúa en el bloque, y (d) la velocidad del bloque después de que ha resbalado 2.00 m. (a) 1.78 m/s 2
(b) 0.368
(c) 9.37 N
(d) 2.67 m/s
66. Un objeto de 3.0 kg cuelga en un extremo de una cuerda unida a un soporte en un carro del ferrocarril. Cuando el auto acelera a la derecha, la cuerda hace un ángulo de 4.0° con la vertical, según se muestra en la Figura P4.66. Encuentre la aceleración del auto. 0.69 m/s 2
64. Un pingüino de 5.0 kg se sienta en un trineo de 10 kg, como en la Fig. P4.64. Una fuerza horizontal de 45 N se aplica al trineo, pero el pingüino impide el movimiento sosteniendo una cuerda unida a una pared. El coeficiente de fricción cinética entre el trineo y la nieve así como entre el trineo y el pingüino es 0.20. (a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para el pingüino y uno para el trineo, e identifique la fuerza de reacción para cada fuerza que usted incluya. Determine (b) la tensión en la cuerda y, (c) la aceleración del trineo. b) 9.8 N
(c) 0.58 m/s 2
FIGURA P4.66 67. Tres bloques de masas 10.0 kg, 5.00 kg, y 3.00 kg están conectadas por cuerdas ligeras que pasan sobre poleas sin fricción (Figura P4.67). El bloque de 5.00 kg se acelera a 2.00 m/s 2 a la izquierda. Encuentre (a) la tensión en cada cuerda y (b) el coeficiente de fricción cinética entre los bloques y las superficies. (Suponga el mismo para ambos bloques). (a) 78.0 N
35.9 N
(b) 0.656
FIGURA P4.64 65. Dos cajas de fruta en una superficie horizontal sin fricción son conectadas por una cuerda ligera como en la Figura P4.65, donde m1 = 10 kg y m2 = 20 kg. Una fuerza de 50 N se aplica a la caja de 20 kg. (a) Determine la aceleración de cada caja y la tensión en la cuerda. (b) Repita el problema para el caso donde hay un coeficiente de fricción cinética de 0.10 entre cada caja y la superficie. (a) 1.7 m/s2
17 N
(b) 0.69 m/s 2
17 N
FIGURA P4.67 68. Dos personas tiran de las cuerdas unidas a un barco de 200 kg. Si tiran en la misma dirección, el barco se acelera a 1.52 m/s 2 a la derecha. Si tiran en direcciones contrarias, el barco tiene una aceleración de 0.518 m/s 2 a la izquierda. ¿Cuál es la fuerza ejercida por cada persona en el barco? (Ignore cualquier otra fuerza en el barco) 100 N
FIGURA P4.65
204 N
69. Un clavadista de 70.0 kg salta de un trampolín a 10.0 m sobre el agua. Si su movimiento hacia abajo se para 2.00 s después de que él entre en el agua, ¿qué fuerza ascendente promedio ejerció el agua en él? 1.18 x 103 N hacia arriba
73. El paracaídas en un auto de carrera de peso 8800 N se abre en el cuarto de milla final de una carrera cuando el auto está viajando en 35 m/s. ¿Qué fuerza de retardo total debe ser aplicada por el paracaídas para parar el auto en una distancia de 1000 m? 5.5 x 102 N
70. Un curioso estudiante de física, deseando combinar placer con la investigación científica, se monta en una montaña rusa sentado sobre una báscula de baño. La base del asiento del coche está en un plano paralelo a la pista. El asiento tiene una parte posterior perpendicular y un cinturón de seguridad que sostiene al estudiante por el pecho paralelamente a la base del asiento. El estudiante levanta sus pies del piso de modo que la balanza lea su peso, 200 libras, cuando el coche esta horizontal. En un punto durante el paseo, el coche baja con una fricción insignificante por una cuesta inclinada 30.0° bajo la horizontal. ¿Qué peso lee allí? 173 lb
71. Una camioneta acelera abajo de una colina (Fig. P4.71), pasando del reposo a 30.0 m/s en 6.00 s. Durante la aceleración, un juguete ( m = 0.100 kg) cuelga de una cuerda del techo de la camioneta. La aceleración es tal que la cuerda permanece perpendicular al techo. Determine (a) el ángulo θ y (b) la tensión en la cuerda. (a) 30.7º
74. Durante el despegue, la acción combinada del aire alrededor de los motores y las alas de un aeroplano ejerce una fuerza de 8000 N en el avión, dirigida hacia arriba en ángulo de 65.0° sobre el horizontal. El avión se levanta con velocidad constante en la dirección vertical mientras que continúa acelera en la dirección horizontal. (a) ¿Cuál es el peso del avión? (b) ¿Cuál es su aceleración horizontal? a) 7.25 x 10 3 N
(b) 4.57 m/s2
75. A un trineo que pesa 60.0 N se le aplica una fuerza F para desplazarlo horizontalmente a través de nieve. El coeficiente de fricción cinética entre el trineo y la nieve sea 0.100. Un pingüino que pesa 70.0 N pasea en el trineo, como en la Fig. P4.75. Si el coeficiente de fricción estática entre el pingüino y el trineo es 0.700, encuentre la fuerza horizontal máxima que se puede ejercer en el trineo antes de que el pingüino comience a deslizar. 104 N
(b) 0.843 N
FIGURA P4.71 72. Un doble de cine de 80 kg salta del techo de un edificio a una red 30 m abajo. Suponiendo que la resistencia del aire ejerce una fuerza de 100 N en el doble mientras cae, determine su velocidad justo antes de caer en la red. 23 m/s
FIGURA P4.75 76. Un hombre de 72 kg está de pie sobre una báscula en un elevador. Partiendo del reposo, el elevador asciende y alcanza su velocidad máxima de 1.2 m/s en 0.80 s. Se desplaza con
rapidez constante durante los siguientes 5.00 s. El elevador entonces experimenta una aceleración uniforme en la dirección y negativa durante 1.50 s y se detiene. ¿Qué registra la báscula (a) antes que el elevador empiece a moverse? (b) durante los primeros 0.800 s? (c) mientras el elevador se desplaza con velocidad constante? (d) durante el tiempo en que está reduciendo su velocidad? (a) 7.1 x 102 N (c) 7.1 x 102 N
(b) 8.1 x 102 N (d) 6.5 x 102 N
79. Un ingenioso niño, desea alcanzar una manzana en un árbol sin subir a l árbol. Se sienta en una silla unida a una cuerda que pasa sobre una polea sin fricción (Fig. P4.79), y tira del extremo de la cuerda con tal fuerza que la báscula indica 250 N. El peso del niño es 320 N, y la silla pesa 160 N. (a) Demuestre que la aceleración del sistema es hacia arriba y encuentre su magnitud. (b) Encuentre la fuerza que el niño ejerce sobre la silla. (a) 0.408 m/s 2 hacia arriba
(b) 83.3 N
77. La tabla colocada entre otras dos tablas en la Figura P4.77 pesa 95.5 N. Si el coeficiente de fricción entre las tablas es 0.663, ¿cuál debe ser la magnitud de las fuerzas de compresión (supuestas horizontales) que actúan sobre ambos lados de la tabla del centro para evitar que caiga? 72.0 N
FIGURA P4.77 78. Determine la magnitud de la fuerza neta ejercida por el cable en la pierna en la Figura P4.78. 32 N
FIGURA P4.79 80. Un helicóptero del fuego lleva un cubo de agua de 620 kg en el extremo de un cable de 20.0 m de largo. Cuando el helicóptero está volando hacia el fuego, con velocidad constante de 40.0 m/s, el cable hace un ángulo de 40.0° con la vertical. Determine la fuerza ejercida por resistencia del aire en el cubo. 5.10 x 103 N
FIGURA P4.78
81. Un muchacho arrastra su trineo de 60.0 N con velocidad constante hacia arriba de una ladera inclinada 15.0º. Hace esto tirando de una cuerda unida al trineo con una fuerza de 25.0 N. (a) Si la cuerda hace un ángulo de 35.0º con la horizontal ¿cuál es el coeficiente de fricción cinética entre el trineo y la nieve? (b) En la parte más alta de la ladera, salta sobre el trineo y se desliza hacia abajo. ¿Cuál es la magnitud de la aceleración mientras desciende la pendiente? (a) 0.161
(b) 1.01 m/s2
8. Dos bloques conectados por una cuerda de masa despreciable son jalados por una fuerza horizontal F (Figura P5.82). Determine la aceleración del sistema y la tensión en la cuerda. a = F / (m1 + m2 )
es 0.400. (a) Determine la aceleración del bloque cuando x = 0.400 m. (b) Encuentre el valor de x en el que la aceleración se hace cero. (a) 0.931 m/s 2
(b) 6.10 cm
T = Fm1 / (m1 + m2 )
Figura P5.82 83. Para determinar el coeficiente de fricción entre la goma y varias superficies, un estudiante utilice una goma de borrar y un plano inclinado. En un experimento el borrador comienza a deslizarse hacia abajo cuando el ángulo de inclinación es de 36.0º y, a continuación se mueve hacia abajo con velocidad constante al reducir la inclinación a 30.0º. Con esta información, determine los coeficientes de fricción estática y dinámica para este experimento. µs = 0.727
µ k = 0.577
84. Determine la distancia para frenar que necesita un esquiador que se mueve hacia abajo por una pendiente, con fricción, con una velocidad inicial de 20.0 m/s (Fig P5.84). Suponga µ k =0.180 y θ = 5.00° 221.4m
Figura P5.85 86. Considere los tres objetos conectados mostrados en la Figura P5.86. Si el plano inclinado es libre de fricción y el sistema está en equilibrio, encuentre (en función de m, g, y θ ) (a) la masa M y (b) las tensiones T 1 y T 2. Si el valor de M es el doble del valor encontrado en la parte (a), encuentre (c) la aceleración de cada objeto y (d) las tensiones T 1 y T 2. Si el coeficiente de fricción estática entre m y 2m y el plano inclinado es µs, y si el sistema está en equilibrio, encuentre (e) el mínimo valor de M y (f) el máximo valor de M . (g) Compare los valores de T 2 cuando M tiene sus valores máximos y mínimos. (a) 3m sin θ (b) 2mg sin θ; 3mg sin θ (c) (g sin θ) / (1 + 2 sin θ) (d) (4mg sin θ) (1 + sin θ) / (1 + 2 sin θ) (6mg sin θ) (1 + sin θ) / (1 + 2 sin θ) (e) 3m(sin θ + µs cos θ) (f) 3m(sin θ – µs cos θ) (g) T2, max – T2, min = Mmaxg – Mming = 6mgµs cos θ
Figura P5.84 85. Un bloque de 2.2 kg de masa se acelera a lo largo de una superficie horizontal mediante una cuerda que pasa por una polea, como se muestra en la P5.85. La tensión en la cuerda es 10.0 N, y la polea está a 10.0 cm sobre la parte superior de el bloque. El coeficiente de fricción cinética
Figura P5.86
87. Un bloque de aluminio de 2.00 kg y un bloque de cobre de 6.00 kg están conectados por una cuerda ligera sobre una polea sin fricción. Los bloques están sobre una superficie de acero, como se muestra en la Figura P5.87, y θ = 30.0°. ¿El sistema comenzará a moverse una vez que se retire cualquier mecanismo de freno? En caso afirmativo, determine (a) su aceleración y (b) la tensión en la cuerda. En caso contrario, determine la suma de las magnitudes de las fuerzas de fricción en los bloques.
89. Un bloque de 5.00 kg es colocado sobre un bloque de 10.0 kg (Fig. P5.89). Una fuerza horizontal de 45.0 N es aplicada a el bloque de 10.0 kg y el bloque de 5.00-kg se amarra a la pared. El coeficiente de fricción cinética entre las superficies móviles es 0.200. (a) Dibuje el diagrama de cuerpo libre de cada bloque e identifique las fuerzas de acción y reacción entre los bloques. (b) Determine la tensión en la cuerda y la magnitud de la aceleración del bloque de 10.0 kg.
El sistema no comenzará a moverse. Las fuerzas de fricción aumentan en magnitud hasta que la fuerza total sea igual a la fuerza que tiende a poner en sistema en movimiento f = m2 g sin θ = 29.4 N.
(b) 9.80 N
0.580 m/s 2
Figura P5.89 Figura P5.87 88. Un bloque de 2.00 kg se coloca sobre un bloque de 5.00 kg como se muestra en la Figura P5.88. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque de 5.00 kg y la superficie es 0.200. Una fuerza horizontal F es aplicada al bloque de 5.00 kg. (a) Dibuje el diagrama de cuerpo libre de cada bloque. ¿Qué fuerza acelera el bloque de 2.00 kg? (b) Calcule la magnitud de la fuerza necesaria para halar ambos bloques hacia la derecha con una aceleración de 3.00 m/s 2. (c) Encuentre el coeficiente de fricción estática mínimo entre los bloques necesario para que el bloque de 2.00 kg no deslice bajo una aceleración de 3.00 m/s2. (b) 34.7 N
90. El sistema mostrado en la Figura P5.90 tiene 2 una aceleración de magnitud 1.50 m/s . Suponiendo que el coeficiente de fricción cinética entre los bloques y las pendientes es el mismo para ambas pendientes. Encuentre (a) el coeficiente de fricción cinética y (b) la tensión en la cuerda. (a) µ k = 0.0871
(b) T = 27.4 N
(c) 0.306
Figura P5.90
Figura P5.88
91. En la Figura P5.91, un caballo de 500 kg tira de un trineo de 100 kg de masa. El sistema (caballo más trineo) tiene una aceleración hacia 2 adelante de 1.00 m/s cuando la fuerza de fricción sobre el trineo es de 500 N. Encuentre (a) la tensión en la cuerda y (b) la magnitud y dirección de la fuerza de fricción ejercida sobre el caballo. (c) Verifique que la fuerza total de fricción que la tierra ejerce en el sistema
producirá en el sistema total una aceleración de 2 1.00 m/s . (a) 600 N
(b) 1100 N
(c) 1.00 m/s 2
ángulo de 50.0º con la horizontal (Fig. P5.96). El coeficiente de fricción estática entre el bloque y la pared es de 0.250. Determine los posibles valores para la magnitud de P que permitirían que el bloque permaneciera estacionario. Cualquier valor entre 31.7 N y 48.6 N
Figura P5.91 93. Un bloque de 5.00 kg de masa está asentado encima de un segundo bloque de 15.0 kg de masa, el que a su vez está sobre una mesa horizontal. Los coeficientes de fricción entre los dos bloques son s = 0.300 y k = 0.100. Los coeficientes de fricción entre el bloque inferior y la mesa rugosa son s = 0.500 y k = 0.400. Usted aplica una fuerza horizontal constante al bloque inferior, lo suficientemente grande para hacer que este bloque comience a deslizarse entre el bloque superior y la mesa. a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre para cada bloque, nombrando las fuerzas que actúan sobre él. b) Determine la magnitud de cada fuerza sobre cada bloque en el instante en que usted ha comenzado a empujar pero aún no se inicia el movimiento. c) Determine la aceleración que midió para cada bloque. (b) 113 N (c) 0.980 m/s 2 y 1.96 m/s2 94. Tarzán (m = 85.0 kg) trata de cruzar un río balanceándose en una liana. La liana tiene 10.0 m de largo y su rapidez en la parte baja del movimiento (cuando Tarzán apenas libra el agua) es de 8.00 m/s. Tarzán no sabe que la resistencia de la liana a la ruptura es de 1000 N. ¿Cruzará con seguridad el río?
Figura P5.96 97. Una cuerda bajo una tensión de 50.0 N es usada para hacer girar una piedra en un círculo horizontal de 2.50 m de radio y velocidad de 20.4 m/s. Se tira de la cuerda y la velocidad de la roca aumenta. Cuando la cuerda tiene una longitud de 1.00 m y la velocidad de la roca es 51.0 m/s, la cuerda se rompe. ¿Cuál fue la tensión soportada por la cuerda en el momento de romperse (en newton)? 780 N
98. Un bloque que cuelga, de 9.00 kg, se conecta por medio de una cuerda que pasa por una polea sin fricción a un bloque de 5.00 kg que se desliza sobre una mesa plana (Fig. P5.98). Si el coeficiente de fricción cinética es 0.200 encuentre la tensión en la cuerda. 37.8 N
No, necesitará una liana que soporte una tensión de 1.38 kN
95. Un buzo de 70.00kg de masa salta de la borda a 10.0 m sobre el agua. Si su movimiento descendente se detiene 2.00 s después de entrar al agua, ¿cuál es la fuerza ascendente promedio que el agua ejerce sobre él? 1.18 kN
96. Un bloque de 3.00 kg de masa se empuja contra una pared por una fuerza P que forma un
Figura P5.98
99. Considere un péndulo cónico con una plomada de 80.0 kg en un alambre de 10.0 m formando un ángulo de θ = 5.00° con la vertical (Fig. P5.99). Determina a) las componentes horizontal y vertical de la fuerza ejercida por el alambre en el péndulo y b) la aceleración radial de la plomada (a) 68.6 N hacia el centro del círculo y 784 N hacia arriba (b) 0.857 m/s2
bajando la pendiente. En su punto de partida, está a 3.20 m del extremo inferior del plano. Suponga que el coeficiente de fricción cinética entre en bloque y el plano es la mitad del coeficiente de fricción estática entre los dos. Determine el coeficiente de fricción estática y la velocidad con la que alcanzará el bloque el extremo inferior del plano inclinado. 1.11
4.81 m/s
102. En Escocia, el curling es un pasatiempo muy común. A una piedra grande, más o menos redonda y con un asa, se le da una velocidad inicial sobre un estanque congelado para que llegue tan cerca como sea posible de una piedra pequeña que está a cierta distancia de la línea de salida. Suponiendo que la piedra pequeña está a 16.4 m de la línea de salida, y que el coeficiente de fricción cinética entre la piedra de curling y el hielo de 0.12. ¿Cuál debe ser la velocidad inicial de la piedra de curling para que se pare a 1.20 m delante de la piedra pequeña? 6.17 m/s
Figura P5.99 100. Un hombre sube un refrigerador hasta su recibidor recostándolo y empujándolo sobre una rampa de madera. La masa del refrigerador es de 115 kg, el ángulo que la tabla hace con la horizontal es de 23 , y los coeficientes de fricción estática y cinética entre el refrigerador y la rampa son s = 0.40 y k = 0.30. a) ¿Cuál es la fuerza, paralela a la rampa, que se debe aplicar al refrigerador para comenzar a moverlo hacia arriba de la rampa? b) Si se aplica la misma fuerza después de que el refrigerador comienza a moverse, ¿cuál es la aceleración? c) Si se debe mover hacia arriba de la rampa a velocidad constante, ¿con qué fuerza hay que empujar para mantenerlo en movimiento, una vez que ya comenzó a moverse? d) Si después de subir parte de la rampa se quiere tomar un descanso, ¿se puede dejar con seguridad el refrigerador sobre la tabla? (a) 855.3 N
(b) 0.90 m/s 2
(c) 751.6 N
(d) no
101. Un bloque descansa sobre un plano inclinado cuyo ángulo se puede ajustar. Cuando se aumenta gradualmente el ángulo del plano, el bloque queda en reposo hasta que el ángulo es de 48º, y en este punto comienza a moverse
103. Un esquiador parte del reposo en la parte superior de una pendiente de 30°. El coeficiente de fricción entre los esquís y la nieve es de 0.12. Si el esquiador resbala directamente hacia abajo durante 30 s, ¿cuál será su velocidad al término de este tiempo, sin tomar en cuenta la fricción del aire? 116.4 m/s
104. Una masa M resbala hacia arriba de un plano inclinado que hace un ángulo de 30° con la horizontal, a una velocidad inicial de 2.20 m/s. El coeficiente de fricción entre el plano y la masa es 0.42. ¿Qué tan lejos llegará esta masa hacia arriba del plano antes de comenzar a resbalar hacia abajo? ¿Cuál será su velocidad al pasar por su punto de partida? 0.286 m
0.873 m/s
105. Una masa M sobre una mesa horizontal se fija con una cuerda a una masa de 0.35 kg que cuelga sobre el lado de la mesa a 1.20 m del piso. El sistema se suelta desde el reposo y la masa de 0.35 kg golpea el suelo 0.80 seg después. El sistema se dispone en su posición inicial, y se coloca una masa de 1.00 kg sobre la masa M. El sistema, con la masa adicional de 1.00 kg sobre el bloque de masa M se suelta del
reposo y esta vez la masa de 0.35 kg golpea el suelo 1.24 seg después. Determine el valor de la masa M y el coeficiente de fricción cinética entre la masa M y la mesa 0.52 kg
0.03
106. Un trabajador debe empujar una caja de 85 kg por un piso. El coeficiente de fricción estática entre la caja y el piso es µ k = 0.4. ¿Cuál es la fuerza mínima que debe ejercer el trabajador para mantener la caja moviéndose por el piso, una vez que se pone en movimiento? 3.3 x 102 N
107. Una cuerda está unida a un bloque de cemento de 10 kg, colocado sobre una tabla recargada contra un muro, formando un ángulo de 30° con la horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la tabla es µ k = 0.3. a) ¿Cuál es la tensión de la cuerda si se tira de ella a velocidad constante y el bloque se mueve pendiente arriba por la tabla? b) ¿Cuál es la tensión, si se tira de la cuerda a velocidad constante y la tabla forma un ángulo de 45° con la horizontal? (a) 74 N
(b) 90 N
108. Un hombre desea empujar un paquete de tejas, con 32 kg de masa total, pendiente arriba de un techo que está construyendo con un ángulo de 40°. El coeficiente de fricción cinética entre el paquete y el papel asfaltado, que ya está en su lugar, es µ k = 0.28. a) ¿Cuánta fuerza ejerce el hombre sobre el paquete, en dirección de la pendiente del techo, para hacer que acelere 0.10 m/s2 pendiente arriba? b) Si el coeficiente de fricción estática es 0.35, ¿permanecerá el paquete en el t echo? (a) 272 N
( b) no
(b) 0.65 N
smin =
0.27
111. Una caja de 50 kg descansa sobre una superficie horizontal áspera con la que tiene un coeficiente de fricción estática grande µ k = 0.75. Se tira de la caja mediante una cuerda ligera, con una fuerza de magnitud F, que forma un ángulo θ con la horizontal. a) Determine la magnitud de la fuerza F necesaria para hacer que comience a moverse la caja horizontalmente, como función de θ. b) Demostrar que hay determinado ángulo θ para el cual F adopta un valor mínimo. ¿Cuál es este valor en nuestro caso y cuál es la fuerza F que corresponde a este valor? Explique por qué, físicamente, existe este valor mínimo. (a) 370 / (cos θ + 0.75 sen θ) N (b) θmin = 37° F min = 2.9 x 102 N
112. Un bloque de 3 kg de masa descansa sobre otro bloque de 5 kg de masa, el cual a su vez descansa sobre una superficie sin fricción. El coeficiente de fricción estática entre los bloques es µ k = 0.2. ¿Cuál es la fuerza horizontal máxima que se puede aplicar al bloque superior para que los dos aceleren juntos, sin que el superior se deslice sobre el inferior? Si, en lugar de ello, se aplica la fuerza horizontal al bloque inferior, ¿cuál es la fuerza máxima que dará lugar al mismo movimiento? 9.4 N
109. Una caja de 200 kg que se coloca sobre una tabla inclinada 20° con respecto a la horizontal acelera del reposo hasta 0.1 m/s 2, pendiente abajo. a) ¿Cuánto tarda la caja para recorrer la longitud de la tabla, que es 1 m? b) ¿Qué fuerza de fricción se opone al movimiento de la caja? c) ¿Cuál es el coeficiente de fricción entre la caja y la tabla? (a) 4.5 s
110. Una caja, cuya masa es 250 kg, se carga en la plataforma de un camión. El coeficiente de fricción estática entre la caja y la plataforma es s. De repente, el camión desacelera bruscamente, de modo que se detiene de una velocidad de 60 mi/h en una distancia de 140 m. ¿Qué valor debe tener s para que la caja no se resbale hacia adelante sobre la plataforma del camión?
(c) 0.35
15.7 N
113. Un montón de nieve en la cresta de un techo con 30 de inclinación respecto a la horizontal, comienza a resbalar. La distancia de la cresta a la orilla del techo es de 12 m, y el coeficiente de fricción cinética entre la nieve y el techo es 0.1. a) ¿Cuál es la velocidad del montón de nieve al llegar a la orilla del techo?, b) Suponga que hay 7 m de la orilla del techo al piso. ¿A qué distancia de la base de la construcción aterriza la nieve? (a) 9.9 m/s
(b) 6.8 m