Problemario Energia Utm 2014

8/11/2019 Problemario Energia Utm 2014

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UNIVERSIDAD TECNICA DE MANABI

PROBLEMARIO DE FISICA

TEMA: ENERGIA

DOCENTE: ING. CARLOS VELEZ

PERIODO: 12-AGOSTO-2014

CURSO: V-11 V-12

1. Un bloque de 5,5 Kg montado en un sistema plano inclinado-resorte posee un ngulo de

elevacin correspondiente a =35 como se ilustra en la figura.El resorte cuya constante vale550 N/m, se comprime 15 cm desde su posicin de relajamiento (sin carga), posteriormentese lo libera arrojando el bloque hacia arriba por la pendiente cuya superficie no presenta

friccin.

a) Determine la velocidad del bloque inmediatamente despus que abandona el resorteb) A qu distancia mxima desde el punto de partida subir la masa por la pendiente?c) Repita los clculos en los incisos a) y b) considerando un coeficiente de friccin de

=0,15

2. Un temerario motociclista toma una rampa situada a 3 metros respecto al nivel del suelo. Sisu velocidad en el punto ms alto de su trayectoria equivale a 33 m/s. Usandoconsideraciones energticas e ignorando la resistencia del aire:a) Cul es el valor de su mxima altura?

b) Cunto es su altura cuando posee una velocidad de 34 m/s?c) Cul es su velocidad al llegar al suelo?d) Con que ngulo de elevacin tomo la rampa?

3. Tres objetos son dispuestos en una mesa a travs de un sistema de poleas como indica lafigura. Si m1=5kg, m2=10 kg, y m3=15 kg, respectivamente. Los objetos son desequilibrados,determine la velocidad del objeto m3despus que este haya descendido 4.0 m. La masa m2se desplaza sobre una superficie rugosa con =0.22


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4. Un bloque de masa 10 kg se lanza hacia arriba desde labase de un plano inclinado 37, con velocidad de 5 m/s. Siel objeto se desplaza 1,25 m hasta detenerse, determinar:a) El trabajo neto realizado sobre el objeto.b) La fuerza neta aplicada sobre el objeto.c) El coeficiente de rozamiento.

5.

Un bloque de masa 3 kg, cae por una superficiesin friccin desde una altura de 6 m como semuestra en la figura. El bloque tiene unavelocidad inicial de 1,5 m/s y choca contra elresorte comprimindolo 25 cm.a) Cul es la velocidad con la que choca contra elresorte?b) Cul es el valor de la constante de elasticidaddel resorte?

6. Una esquiadora de 62 Kg parte del reposo en la cima de una rampa de esquiar, y viaja haciaabajo. Si se ignora la friccin y la resistencia del aire:a) Determine su rapidez cuando ella alcanza el extremo horizontal de la rampa Bb) Determine la distancia horizontal hasta donde toca el suelo en C

7. Para el sistema se pide calcular la mxima altura alcanzada por el bloque asumiendo uncoeficiente de friccin de =0.12 en el plano inclinado


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11. Una partcula de 10 gramos se suelta desde el reposo en elpunto A en el interior de un recipiente liso semiesfrico deradio R=30cm.Calcular:a) La energa potencial gravitatoria en A con respecto a B,b) Su energa cintica en B,c) Su velocidad en B,d) Su energa potencial gravitatoria de C en relacin a B, ye) Su energa cintica en C.

12. En una situacin de diseo del peor

caso, un elevador de 2000 kg con cablesrotos cae a 4.00 m/s cuando hacecontacto con un resorte amortiguador enel fondo del cubo. Se supone que elresorte debe detener el elevador,comprimindose 2.00 m al hacerlo(figura). Durante el movimiento, un frenode seguridad aplica una fuerza defriccin constante de 17000 N al elevador.Imagine que es un consultor de diseo yle piden determinar qu constante defuerza debera tener el resorte.

13. En un puesto de carga de camiones de una oficina de correos, un paquete pequeo de 0.200kg se suelta del reposo en el punto A de una va que forma un cuarto de crculo con radio de1.60 m (figura). El paquete es tan pequeo relativo a dicho radio que puede tratarse comopartcula. El paquete se desliza por la va y llega al punto B con rapidez de 4.80 m/s. Apartir de aqu, el paquete se desliza 3.00 m sobre una superficie horizontal hasta el punto C,donde se detiene. a) Qu coeficiente de friccin cintica tiene la superficie horizontal? b)

Cunto trabajo realiza la friccin sobre el paquete al deslizarse ste por el arco circularentre A y B?

14. Los frenos de uncamin de masam fallan al bajarpor una carreterahelada con unngulo deinclinacin aconstante haciaabajo. (Figura).Inicialmente, elcamin baja conrapidez v0. Despus de bajar una distancia L con friccin despreciable, el conductor gua elcamin desbocado hacia una rampa de seguridad con ngulo () constante hacia arriba. Larampa tiene una superficie arenosa blanda donde el coeficiente de friccin por rodamientoes r. Qu distancia sube el camin por la rampa antes de detenerse? Use mtodos deenerga.


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15. En una obra en construccin, una cubeta de 65.0 kg de concreto cuelga de un cable ligero

(pero resistente), que pasa por una polea ligera sin friccin y est conectada una caja de 80.0kg que est en un techo horizontal (figura). El cable tira horizontalmente de la caja y unabolsa de grava de 50.0 kg descansa sobre la parte superior de la caja. Se indican loscoeficientes de friccin entre la caja y el techo. a) Obtenga la fuerza de friccin sobre la bolsade grava y sobre la caja. b) Repentinamente un trabajador quita la bolsa de grava. Utilice laconservacin de la energa para calcular la rapidez de la cubeta luego de haya descendido2.00 m partiendo del reposo.

16. Un bloque de 10.0 kg se libera desde el punto A en la figura. La pista no tiene friccinexcepto por la porcin entre los puntos B y C, que tiene una longitud de 6.00 m. El bloqueviaja por la pista, golpea un resorte con 2250 N/m de constante de fuerza y comprime elresorte 0.300 m desde su posicin de equilibrio antes de llegar al reposo momentneamente.Determine el coeficiente de friccin cintica entre el bloque y la superficie rugosa entre B y C

17. Jane, cuya masa es 50.0 kg, necesita columpiarse a travs de un ro (que tiene una anchura D),lleno de cocodrilos cebados con carne humana,para salvar a Tarzn del peligro. Ella debecolumpiarse contra un viento que ejerce fuerzahorizontal F constante, en una liana que tienelongitud L e inicialmente forma un ngulo

con la vertical (figura). Considere D=50.0 m,F=110 N, L=40.0 m y =50.0. a) Con qurapidez mnima Jane debe comenzar subalanceo para apenas llegar al otro lado? b) Unavez que el rescate est completo, Tarzn y Janedeben columpiarse de vuelta a travs del ro.Con qu rapidez mnima deben comenzar subalanceo? Suponga que Tarzn tiene una masade 80.0 kg.


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18. Un esquiador se desliza a partir del reposo por la rampa mostrada en la figura (su altura alinicio es 20 [m]). En el momento que el esquiador abandona la pista su velocidad forma unngulo de 28 con la horizontal. Calcula: a) Aplicando consideraciones energticas lamxima altura h por encima del extremo derecho de la rampa alcanzada por el esquiador ensu salto b) El alcance horizontal Xrecorrido por el esquiador tomando en cuenta que cae 15[m] por debajo del punto de despegue c) Si un segundo esquiador mucho ms gordo que elprimero y cuya masa es el doble que la del primero, se lanza en las mismas condiciones Eneste caso es cierto que la altura h y el alcance horizontal son mayores? Explica

19. Un bloque se desplaza a lo largo de la va mostrada en la figura, cuya parte inicial escompletamente lisa y la final es rugosa (extremo derecho). Halla la expresin generalaplicando consideraciones energticas de la distancia dque recorre el bloque en el extremoderecho de la va antes de detenerse y sala para hacer el clculo respectivo, tomando encuenta que la rapidez inicial v0 = 12 [m/s], h = 1.1 [m]. Y k= 0.6

20. El cable de un elevador de 1820 kg, se revienta cuando el elevador est en reposo en elprimer piso, de modo que la base del elevador queda a una distancia d = 3,65 m, por encimade un resorte amortiguador cuya constante elstica es k = 145000 N/m. Un dispositivo deseguridad sujeta a los rieles de gua de modo que se provoca una fuerza de friccin de 4450N que se opone al movimiento del elevador. Hallar: (a) la velocidad del elevador unmomento antes de que llegue al resorte, (b) la de compresin del resorte.


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21. Un bloque desciende deslizndose por la pista curva y lisa mostrada en la figura.Posteriormente asciende por un plano inclinado rugoso cuyo coeficiente de roce cintico esc ( es el ngulo de inclinacin del plano). Demuestra que la altura mxima hasta la queasciende el bloque por el plano es:

cot1max c

hy

22. Un nio se desliza por una colina en un trineo

partiendo del reposo desde una altura de 3.6 [m].La masa del nio y el trineo es 40 [Kg]. Si al finaldel descenso alcanza una velocidad de 6 [m/seg],calcular: aplicando consideraciones energticas: a)El trabajo realizado por la friccin. b), la magnitudde la fuerza de roce, tomando en cuenta que r =18 [m]

23.

Un bloque de 2 [Kg] presiona a un resorte cuya constante de fuerza es k = 500 [N/m],comprimindolo 20 [cm]. Se deja libre y el resorte se dilata impulsndolo sobre unasuperficie horizontal y seguidamente asciende por un plano inclinado de 30. Tomando encuenta que la superficie horizontal es lisa y el plano inclinado rugoso; a) calcula la velocidaddel bloque cuando se separa del resorte; b) Cunto vale el coeficiente rugoso si el bloqueasciende una altura h=2,5 m?

24. Un bloque de 2 [Kg], se deja libre a partir del repososobre un plano inclinado liso (ngulo de inclinacin ).La distancia inicial entre el bloque y el extremo delresorte, cuya constante de fuerza es k = 100 [N/m], es 4[m]. El resorte est fijo a la base del plano inclinado yparalelo al mismo, tal como se muestra en la figura. a)Halla la compresin mxima del resorte despus de quehace contacto con el bloque. b) Hasta que puntoasciende el bloque luego de rebotar. c) Repite a) y b), enel caso de un plano rugoso (c =0.2)


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25. El carro de una montaa rusa sin friccin, parte del punto A con velocidad v0, Como se

indica en la figura. Supngase que puede ser considerado como una partcula y que siemprese mantiene sobre su carril. (a) Con qu velocidad pasar por los puntos B y C. (b) Qudesaceleracin constante se requerir para detenerlo en el punto E si se aplican los frenos enel punto D?

26. Un bloque de masa m = 2kg parte del reposo en A ubicado a 2m de altura y baja deslizando

sobre una curva que a nivel del suelo contina en lnea recta. Hay roce solamente en el

tramo CB donde K = 0,5. Pasado el tramo con roce el bloque comienza a comprimir un

resorte de longitud natural 2m y constante elstica k = 10N/m hasta detenerse e invertir su

sentido de movimiento. Determine:a) La rapidez de la partcula en el punto B.

b) La rapidez de la partcula en el punto C.

c) La longitud mnima que alcanza el resorte.

d) La ubicacin del punto entre C y B donde finalmente se detiene el bloque

27. Un bloque de masa m = 10kg se encuentra en reposo comprimiendo a un resorte de

constante elstica k = 2000N/m en 1m respecto a su largo natural como se indica en la

figura. Si el cuerpo se suelta, comienza a subir por el plano inclinado liso que se ilustra en la

figura. Determine la mxima altura que sube el bloque respecto a su altura inicial. No hayroce

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