Ejercicios Leyes de Newton y Momento Lineal
Teoyotl Gómez Gerardo
Universidad del Valle de México
Ingeniería En Tecnologías Y Sistemas De La Información
Actividad: Unidad 2
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Ejercicios sobre Leyes de Newton y Momento Lineal, Ejercicios de Física
Este documento contiene ejercicios resueltos sobre la Segunda Ley de Newton y el Momento Lineal. Los ejercicios abarcan problemas relacionados con la fuerza de tracción entre las ruedas de una locomotora y las vías, el momento lineal de un frijol al caer sobre una banda transportadora y la acción de fuerzas en una máquina centrifugadora. El documento incluye soluciones detalladas para cada ejercicio.
Tipo: Ejercicios
2020/2021
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Ejercicios Leyes de Newton y Momento Lineal
Teoyotl Gómez Gerardo
Universidad del Valle de México
Ingeniería En Tecnologías Y Sistemas De La Información
Actividad: Unidad 2
ACTIVIDAD 2.
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS- LEYES DE NEWTON Y MOMENTO LINEAL
Resuelve los ejercicios aplicando los conocimientos sobre la Segunda Ley de Newton
Ejercicio 1. Segunda ley de Newton
Las ruedas de una locomotora de 500 𝑡𝑜𝑛 tienen un coeficiente de fricción estático con las vías de 𝜇𝑠 = 0.15.
a) ¿Cuál es la fuerza de tracción tangencial máxima 𝐹𝑀á𝑥 ejercida entre las vías y las ruedas? Fuerza máxima = 735000 N 500 ton = 500 000 kg 500000 kg9.8g = N= 4900000 Fr = 49000000.15 = 735. b) Si se tiene una fuerza de tracción de 2/3 de la máxima, ¿en cuánto tiempo pasaría desde el reposo a alcanzar una velocidad de 100 𝑘𝑚/ℎ? Pasará de 0 a 100 km/h = 28.26 s 100 km/h = 27.7 m/s Ft= 2/3 = 490000 t = m(Vf)/fm t= 500000*277 / 490000= 28.26 s
c) ¿Cuánta distancia recorrería en este tiempo? Distancia recorrida 419.58 m A= 27.7/28.26= 0.89m/s² D= Vit+1/2at² D= 028.26+0.49m/s²798. D= 28.26+391. D= 419.58m
d) A la locomotora se le enganchan una serie de vagones con una masa total de 100 𝑡𝑜𝑛, que ejercen fuerzas de fricción que se oponen al movimiento del tren. Si las fuerzas de fricción de los vagones son iguales a 0.12 de su peso, y la fuerza de tracción de las ruedas de la locomotora es de 2/3 de la máxima, ¿en cuánto tiempo pasaría desde el reposo a alcanzar una velocidad de 100 𝑘𝑚/ℎ? El tiempo es de 34.76 s T= m(Vf)/fm T= 600000*27.7/478000 t= 16620000/478000= 34.76 s
d) Determina la fuerza que ejerce el frijol al caer sobre la banda.
Fuerza frijol en banda F = 191.4 N
A = vf-vi/tf-ti = 6.63 -1.7 /0.5151 = 9.58m/s² F= m*a F= 20kg * 9.58m/s² = 191.6 N
e) ¿Cómo es la fuerza que ejerce la banda sobre el frijol?
La fuerza es Elástica
Figura 1
Ejercicio 3. Leyes de Newton
Una máquina centrifugadora para producir sedimentación trabaja a 3 000 𝑟𝑝𝑚; con las muestras colocadas a una distancia radial de 0.06 𝑚 del eje de giro. Partiendo del reposo la máquina tarda 20 𝑠 en alcanzar su velocidad de operación; luego se mantiene esa velocidad durante 15 𝑚𝑖𝑛; y, finalmente, tarda 4 𝑚𝑖𝑛 en detenerse. La masa de un tubo muestra es de 20 𝑔.
a) ¿Cuál es la fuerza tangencial sobre el tubo muestra en el arranque de la máquina? Fuerza tangencial: Ft= 0.0188 N
wf = 2πf = 2π3000 rev/min 1min/60seg = 314.16 rad/seg α = ( 314.16 rad/seg - 0 rad/seg )/20 seg α= 15.708 rad/seg²
Ft = 0.02 Kg 15.708 rad/seg²0.06 m Ft= 0.0188 N
b) Realiza un diagrama en el que se muestre el vector de fuerza tangencial en el arranque en la posición angular 𝜃 = 𝜋/6 𝑟𝑎𝑑.
c) En el tiempo de operación de 15 𝑚𝑖𝑛, ¿cuál es la magnitud de la fuerza centrípeta o normal sobre el tubo muestra?
La fuerza centrípeta es: Fc = 118.43 N
t = 15 min Fc = mac = mw²R Fc = 0.02 Kg * ( 314.16 rad/seg )² 0.06 m Fc = 118.43 N
d) Realiza un diagrama en el que se muestre el vector de fuerza centrípeta o normal en la posición 𝜃 = 𝜋/6 𝑟𝑎𝑑.
e) ¿Cuál es la fuerza tangencial sobre el tubo muestra en la parte final del proceso?
La fuerza tangencial sobre el tubo muestra en la parte final del proceso es: Ft = -0.00157 N
wf = wo + α* t
Se despeja α : α = -wo/t α = - 314.16 rad/seg/ 240seg α = - 1.309 rad/seg
Ft = mat = mα*r Ft = 0.02 Kg * - 1.309 rad/seg2 * 0.06 m Ft = - 0.00157 N
f) Realiza un diagrama en el que se muestre el vector de fuerza tangencial cuando se va deteniendo en la posición angular 𝜃 = 𝜋/6 𝑟𝑎𝑑.
g) Determina el momento angular del tubo muestra al final del arranque
Momento angular L = 0.135 Kg*m2/seg.
L = 6* m1* R1²vf L = 6 0.02 Kg * ( 0.06m)²* 314.16 rad/seg L = 0.135 Kg*m2/seg