HOJA DE TRABAJO No. 3 FII Fecha de entrega: 2do examen parcial
Facultad de Ingeniería Área de Ciencias Básicas Básicas Coordinación de Física
Nombre:__________________________________________________ Nombre:____________________________ ______________________ Carné________________ Secc.:__ Problema No. 1: Un oso hambriento que pesa 700 N camina hacia afuera de una viga en un intento por recuperar una canasta de comida que cuelga en el extremo de la viga. La viga es uniforme, pesa 200 N y mide 6.00 m de largo, la canasta pesa 80.0 N. a) Cuando el oso está en x=1.00 m, determine la magnitud de la tensión en el alambre y la magnitud y dirección de la fuerza ejercida por la bisagra sobre el extremo izquierdo de la viga. R// 343 N, (704N, 75.9 75.9 0) b) Si el alambre puede resistir una tensión máxima de 900 N. ¿Cuál es la distancia máxima que el oso puede caminar antes de que el alambre se rompa? R// 5.13 m
Problema No. 2: Una viga uniforme de 250 Kg se s ostiene con un cable unido al techo, el extremo inferior de la viga descansa en sobre un piso horizontal rugoso. a) Determinar la magnitud de la tensión en la c uerda. R// 2700 N b) ¿Qué coeficiente de fricción mínimo se requiere para que la viga permanezca en esta posición? R// 19.0
Problema No. 3: Un tiburón de 10.0 KN está sostenido por un cable unido a una barra de 4.00 m de largo que puede hacer pivote en la base mediante una bisagra como se muestra en la figura. El peso de la barra es de 10.0 N. Determine: a) La magnitud de la tensión de la cuerda de amarre entre la barra y la pared. R// 5079.7 N b) La magnitud y dirección de la fuerza ejercida por la bisagra sobre la barra. R//9.55 60.00 (KN)
Problema No. 4: Una viga de 250 Kg de masa y L viga=10.0 m de longitud está sujeta de un extremo a una pared vertical mediante mediante una bisagra mientras que el otro extremo extremo está sujeto mediante un cable de aluminio (Y Al=7x1010 Pa) de 1.00 cm de diámetro y Lcable=15.0 m de longitud inicial a otra pared vertical como se muestra en la figura. Cuando un bloque de 1000 Kg de masa se coloca sobre la viga a una distancia X=1.50 m de la pared, la viga permanece en equilibrio horizontalmente y el cable forma un ángulo de α=30.00 con la horizontal. Determine: a) La magnitud de la tensión en el cable. R// 5390 N b) La magnitud y dirección de la fuerza que la bisagra hace sobre la viga. R// R//10634 116.10 (N) c) La deformación del cable. R// 1.47 cm d) El esfuerzo que experimenta el cable. R// 68.6x106 Pa e) La deformación unitaria del cable. R// 9.80x10-4
Problema No. 5: La figura muestra un tubo en U abierto a la atmosfera, el cual contiene tres fluidos de densidades ρ1=800 Kg/m3, ρ2=1000 Kg/m3 y el tercero de densidad relativa de ρ 3=0.300, dispuestos como se muestra. Si L=10.0 cm, d=5.00 cm determine: a) El valor de “x”. R// 5.00 cm b) La altura de la columna del tercer líquido. R// 10.0 cm c) La presión absoluta en el fondo del recipiente. R// 1.0355x105 Pa d) La presión manométrica en la interface entre el se gundo y el tercer líquido. R// 294 Pa
Problema No. 6: Una rana en un recipiente semiesférico flota apenas sin hundirse en un mar de agua turbia verdosa con densidad relativa de 1.35. Si el recipiente tiene un radio de 6.00 cm y masa despreciable. ¿Cuál es la masa de la rana? R// 611 g
Problema No. 7: Un cable anclado al fondo de un lago de agua dulce sostiene una esfera hueca de plástico bajo la superficie. El volumen de la esfera es de 0.300 m 3 y la tensión en el cable es de 900 N. Determine: a) ¿Cuál es la fuerza de empuje ejercida por el agua sobre la esfera? R// 2940 N b) ¿Cuál es el peso de la esfera? R// 2040 N Problema No. 8: Un automóvil tiene una masa total de 1820 Kg. El volumen del espacio de aire del compartimiento de pasajeros es de 4.87 m 3. El volumen de la sección frontal de auto (compartimento del motor y ruedas frontales) es de 0.75 m3, y el volumen de la sección trasera del auto (baúl, tanque de gasolina y ruedas traseras) es de 0.810m 3. El agua no puede entrar en estas áreas. El auto está estacionado en una colina, el cable del freno de mano se revienta y el auto rueda cuesta abajo hasta un lago de agua dulce. Desprecie el peso del aire en el interior del auto. a) Al principio no entra nada de agua al compartimiento de pasajeros. ¿Qué volumen del auto, está bajo la superficie de agua cuando el auto flota como se muestra en la figura? R// 1.82 m 3 b) El auto se hunde al entrar el agua lentamente. ¿Cuantos metros cúbicos de agua han entrando al auto cuando desaparece bajo la superficie del agua? R// 4.61 m 3 Problema No. 9: MAN METRO DE TUBO ABIERTO: Determine la altura “h” de la columna de mercurio (ρ Hg=13600 Kg/m3) en el lado izquierdo del manómetro de tubo abierto si la presión manométrica del gas contenido en el recipiente es de 1.50 KPa. R// 1.13 cm
PROBLEMA No. 10: Un tanque sellado descarga agua por una tubería horizontal circular de 2.50 cm de diámetro. El nivel superior del agua dentro del tanque está a H 1= 15.0 m sobre el suelo y el eje central de la tubería de descarga se e ncuentra a H 2= 5.00 m sobre el suelo; si la parte superior del fluido se encuentra a una presión absoluta de 3.00 atmosferas. Determine: a) La rapidez a la que el agua sale por la tubería. R// 24.519 m/s b) El caudal de agua que circula por la tubería. R// 12.0x10-3 m3/s c) La distancia “d” a la que el a gua golpea el suelo. R// 25.0 m d) En cuanto tiempo se llenaría un recipiente de 1100 litros de capacidad. R// 91.39 s
PROBLEMA No. 11: Una regadera tiene 20 agujeros circulares cada uno de 1.00 mm de radio, la regadera está conectada a un tubo de 0.800 cm de radio; si la rapidez del agua en el tubo es de 3 .00 m/s. Determine: a) El caudal de agua que sale por uno de los agujeros b) La rapidez con la que sale el agua por uno de los agujeros. Problema No. 12 Por una tubería con un área de sección transversal de 4.00 cm 2, circula agua con una rapidez de 5.20 m/s. El agua desciende gradualmente H=10 metros mientras que el área del tubo aumenta a 12.0 cm 2. a) ¿Cuál es el caudal que circula por la tubería? b) ¿Cuál es la rapidez del agua en el nivel inferior? c) Si la presión en el nivel superior es de 152 KPa, ¿Cuál es la presión en el nivel inferior? Problema No. 13: Un proyectil de masa 2.00 kg se mueve a la derecha con una rapidez v0=6.00 m/s. El proyectil golpea y se queda pegado al extremo de una varilla estacionaria de masa M=5.00 Kg y 3.00 m de longitud, que hace pivote alrededor de un eje sin fricción que pasa por su centro y es libre de girar sobre una superficie horizontal sin fricción. Determine: a) La rapidez angular del sistema inmediatamente después de la colisión. R// 2.18 rad/s b) La energía cinética del sistema antes de la colisión. R// 36.0 J c) La energía cinética del sistema después de la colisión. R// 19.64 J d) La pérdida de energía durante la colisión. R// 16.36 J Problema No. 14: Un proyectil de 2.00 Kg de masa se mueve a la derecha con una rapidez de v0=10.0 m/s. El proyectil golpea y se queda pegado al extremo de una varilla estacionaria de masa M=5.00 Kg y 3.00 m de longitud que cuelga verticalmente y hace pivote alrededor de un eje sin fricción que pasa por su extremo superior. . Determine: a) La rapidez angular del sistema inmediatamente después de la colisión. R// 1.8182 rad/s b) La energía cinética del sistema antes de la colisión. R// 100 J c) La energía cinética del sistema después de la colisión. R// 54.55 J d) La pérdida de energía durante la colisión. R// 45.45 J
Problema No. 15: Un bloque pequeño de 35.0 g en una superficie horizontal sin fricción está atado a un cordón sin masa que pasa por un agujero en la superficie. El bloque inicialmente está girando a una distancia de 50.0 cm del agujero, con rapidez angular de 3.00 rad/s. Ahora se tira del cordón desde abajo, acortando el radio del círculo que describe el b loque a 25.0 cm. Considerando el bloque como p artícula, determine su rapidez angular con el nuevo radio de giro. R// 12.0 rad/s
PROBLEMAS OPCIONALES El señor Distraído se pone su armadura y sale del castillo en su noble corcel en su búsqueda por mejorar la comunicación entre las damiselas y los dragones. Por desgracia, su escudero bajó demasiado el puente levadizo y finalmente se detuvo a 20 o bajo la horizontal. Distraído y su caballo se detienen cuando su centro de masa combinado está a 1.00 m del extremo del puente. El puente uniforme mide 8.00 m de largo y tiene una masa de 2000 Kg. El cable de elevación está unido al puente a 5.00 m de la bisagra en el lado del castillo y a un punto en la pared del castillo 12.0 m arriba del puente. La masa combinada de Distraído con su armadura y su c orcel es 1000 Kg. Determine: a) La magnitud de la tensión en el cable. R// 35.5 KN b) Las componentes horizontal y vertical de la fuerza que hace la bisagra sobre el puente y la fuerza resultante (magnitud y dirección). R// (11.5KN, -4.19KN) (12.2KN, -20.0 0)
Una palanca AB cuya masa es 0.500 kg está articulada por una bisagra en C y se encuentra unida a un cable de control en A. Si la palanca está sometida a una fuerza vertical en B de 75.0 N, determine: a) La tensión en el cable b) Las fuerzas de reacción en C
