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Problemas de Cinemática: Fundamentos del Movimiento, Ejercicios de Física

Ejercicios propuestos de cinemática

Tipo: Ejercicios

2018/2019

Subido el 11/12/2021

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Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann
FCAG Docente: Lic. Jorge Choque Chacolla
Curso: Física
EJERCICIO DE CINEMATICA
1. En la figura, se muestra la posición en función del tiempo para cierta
partícula que se mueve a lo largo del eje x. Encuentre la velocidad
promedio en los siguientes intervalos de tiempo. a) 0 a 2 s, b) 0 a 4 s,
c) 2 s a 4 s, d) 4 s a 7 s, e) 0 a 8 s.
2. Una partícula se mueve de acuerdo con la ecuación x = 10t2, donde x
está en metros y t en segundos. a) Encuentre la velocidad promedio
para el intervalo de tiempo de 2 s a 3 s. b) Encuentre la velocidad
promedio para el intervalo de tiempo de 2 s a 2,1 s.
3. En la figura, se muestra una gráfica posición-tiempo para una partícula
que se mueve a lo largo del eje x. a) Encuentre la velocidad promedio en
el intervalo de tiempo t = 1.5 s a t = 4 s. b) Determine la velocidad
instantánea en t = 2 s.
4. Una partícula parte del reposo y acelera como se muestra en la figura.
Determine a) la rapidez de la partícula en t = 10 s y en t = 20 s y b) la
distancia recorrida en los primeros 20 s.
5. Un avión jet se aproxima para aterrizar con una rapidez de 100 m/s y
una aceleración con una magnitud máxima de 5 m/s2 conforme llega al
reposo. a) Desde el instante cuando el avión toca la pista, ¿Cuál es el
intervalo de tiempo mínimo necesario antes de que llegue al reposo? b)
¿Este avión puede aterrizar en el aeropuerto de una pequeña isla
tropical donde la pista mide 0,8 km de largo? Explique su respuesta.
6. El conductor de un automóvil aplica los frenos cuando ve un árbol que bloquea el camino. El automóvil
frena uniformemente con una aceleración de – 5,6 m/s 2 durante 4,2 s, y hace marcas de derrape rectas
de 62,4 m de largo que terminan en el árbol. ¿Con que rapidez el automóvil golpea el árbol?
7. Una partícula se mueve a lo largo del eje x. Su posición está dada por la ecuación x = 2 + 3t - 4t2, con x
en metros y t en segundos. Determine a) su posición cuando cambia de dirección y b) su velocidad
cuando regresa a la posición que tenía en t = 0.
8. Tan pronto como un semáforo se pone en verde, un automóvil aumenta rapidez desde el reposo a 50
mi/h con aceleración constante de 9 mi/h · s. En el carril de bicicletas, un ciclista aumenta la rapidez
desde el reposo a 20mi/h con aceleración constante de 13 mi/h · s. Cada vehículo mantiene velocidad
constante después de alcanzar su rapidez de crucero. a) ¿Para qué intervalo de tiempo la bicicleta esta
adelante del automóvil? b) ¿Por cuanta distancia máxima la bicicleta adelanta al automóvil?
9. Un estudiante lanza un conjunto de llaves verticalmente hacia arriba a su hermana de fraternidad, quien
está en una ventana 4 m arriba. Las llaves las atrapa 1,5 s después con la mano extendida. a) ¿Con que
velocidad inicial se lanzaron las llaves? b) ¿Cuál fue la velocidad de las llaves justo antes de ser
atrapadas?
10. Se golpea una pelota de béisbol de modo que viaja recto hacia arriba después de ser golpeada por el
bate. Un aficionado observa que a la bola le toma 3 s llegar a su máxima altura. Encuentre a) la
velocidad inicial de la bola y b) la altura que alcanza.
11. El automóvil más rápido (y más caro)! La siguiente tabla presenta los datos de prueba del Bugatti
Veyron, el auto más rápido fabricado. El vehículo se mueve en línea recta (el eje x).
Tiempo (s) 0 2,1 20 53
Rapidez (mi/h) 0 60 200 253
Problema Ejercicio. N° 1
Problema Ejercicio. N° 3
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Ejercicio. N° 4
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FCAG Docente: Lic. Jorge Choque Chacolla Curso: Física EJERCICIO DE CINEMATICA

  1. En la figura, se muestra la posición en función del tiempo para cierta partícula que se mueve a lo largo del eje x. Encuentre la velocidad promedio en los siguientes intervalos de tiempo. a) 0 a 2 s, b) 0 a 4 s, c) 2 s a 4 s, d) 4 s a 7 s, e) 0 a 8 s.
  2. Una partícula se mueve de acuerdo con la ecuación x = 10 t^2 , donde x está en metros y t en segundos. a) Encuentre la velocidad promedio para el intervalo de tiempo de 2 s a 3 s. b) Encuentre la velocidad promedio para el intervalo de tiempo de 2 s a 2,1 s.
  3. En la figura, se muestra una gráfica posición-tiempo para una partícula que se mueve a lo largo del eje x. a) Encuentre la velocidad promedio en el intervalo de tiempo t = 1.5 s a t = 4 s. b) Determine la velocidad instantánea en t = 2 s.
  4. Una partícula parte del reposo y acelera como se muestra en la figura. Determine a) la rapidez de la partícula en t = 10 s y en t = 20 s y b) la distancia recorrida en los primeros 20 s.
  5. Un avión jet se aproxima para aterrizar con una rapidez de 100 m/s y una aceleración con una magnitud máxima de 5 m/s^2 conforme llega al reposo. a) Desde el instante cuando el avión toca la pista, ¿Cuál es el intervalo de tiempo mínimo necesario antes de que llegue al reposo? b) ¿Este avión puede aterrizar en el aeropuerto de una pequeña isla tropical donde la pista mide 0,8 km de largo? Explique su respuesta.
  6. El conductor de un automóvil aplica los frenos cuando ve un árbol que bloquea el camino. El automóvil frena uniformemente con una aceleración de – 5,6 m/s^2 durante 4,2 s, y hace marcas de derrape rectas de 62,4 m de largo que terminan en el árbol. ¿Con que rapidez el automóvil golpea el árbol?
  7. Una partícula se mueve a lo largo del eje x. Su posición está dada por la ecuación x = 2 + 3 t - 4 t^2 , con x en metros y t en segundos. Determine a) su posición cuando cambia de dirección y b) su velocidad cuando regresa a la posición que tenía en t = 0.
  8. Tan pronto como un semáforo se pone en verde, un automóvil aumenta rapidez desde el reposo a 50 mi/h con aceleración constante de 9 mi/h · s. En el carril de bicicletas, un ciclista aumenta la rapidez desde el reposo a 20mi/h con aceleración constante de 13 mi/h · s. Cada vehículo mantiene velocidad constante después de alcanzar su rapidez de crucero. a) ¿Para qué intervalo de tiempo la bicicleta esta adelante del automóvil? b) ¿Por cuanta distancia máxima la bicicleta adelanta al automóvil?
  9. Un estudiante lanza un conjunto de llaves verticalmente hacia arriba a su hermana de fraternidad, quien está en una ventana 4 m arriba. Las llaves las atrapa 1,5 s después con la mano extendida. a) ¿Con que velocidad inicial se lanzaron las llaves? b) ¿Cuál fue la velocidad de las llaves justo antes de ser atrapadas?
  10. Se golpea una pelota de béisbol de modo que viaja recto hacia arriba después de ser golpeada por el bate. Un aficionado observa que a la bola le toma 3 s llegar a su máxima altura. Encuentre a) la velocidad inicial de la bola y b) la altura que alcanza.
  11. El automóvil más rápido (y más caro)! La siguiente tabla presenta los datos de prueba del Bugatti Veyron, el auto más rápido fabricado. El vehículo se mueve en línea recta (el eje x).

Tiempo (s) 0 2,1 20 53

Rapidez (mi/h) 0 60 200 253

Problema Ejercicio. N° 1 Problema Ejercicio. N° 3 Problema Ejercicio. N° 4

FCAG Docente: Lic. Jorge Choque Chacolla Curso: Física a) Elabore una gráfica vx - t de la velocidad de este auto (en mi/h) en función del tiempo. ¿Su aceleración es constante? b) Calcule la aceleración media del auto (en m/s^2 ) entre i) 0 y 2,1 s; ii) 2,1 s y 20 s; iii) 20 s y 53 s. ¿Estos resultados son congruentes con el inciso a) de su grafica? (Antes de decidirse a comprar este vehículo, le sería útil saber que solo se fabricaran 300, que a su máxima rapidez se le acaba la gasolina en 12 minutos y que cuesta 1 250 000 dólares?)

  1. Una tortuga camina en línea recta sobre lo que llamaremos eje x con la dirección positiva hacia la derecha. La ecuación de la posición de la tortuga en función del tiempo es x(t) = 50 cm + (2 cm/s)t 2 - (0,0625 cm/s^2 )t^2. a) Determine la velocidad inicial, posición inicial y aceleración inicial de la tortuga. b) ¿En qué instante t la tortuga tiene velocidad cero? c) ¿Cuánto tiempo después de ponerse en marcha regresa la tortuga al punto de partida? d) ¿En qué instantes t la tortuga está a una distancia de 10 cm de su punto de partida? ¿Qué velocidad (magnitud y dirección) tiene la tortuga en cada uno de esos instantes? e) Dibuje las gráficas: x-t, vx-t y ax-t para el intervalo de t = 0 a t = 40 s.
  2. Con base en su experiencia al viajar en automóvil, estime la magnitud de la aceleración media de un auto, cuando a) acelera en una autopista desde el reposo hasta 65 mi/h, y b) frena desde una rapidez de autopista hasta un alto total. c) Explique por qué en cada caso la aceleración media podría considerarse ya sea positiva o negativa.
  3. Un estudiante lanza un globo lleno con agua, verticalmente hacia abajo desde la azotea de un edificio. El globo sale de su mano con una rapidez de 6 m/s. Puede despreciarse la resistencia del aire, así que el globo está en caída libre una vez soltado. a) ¿Qué rapidez tiene después de caer durante 2 s? b) ¿Qué distancia cae en este lapso? c) ¿Qué magnitud tiene su velocidad después de caer 10 m? d) Dibuje las gráficas: ay-t, vy-t y y-t para el movimiento.
  4. La aceleración de una motocicleta está dada por ax (t) = At 2 - Bt^2 , con A = 1,5 m/s^3 y B = 0,12 m/s^4. La motocicleta esta en reposo en el origen en t = 0. a) Obtenga su posición y velocidad en función de t. b) Calcule la velocidad máxima que alcanza.
  5. En la figura la gráfica describe la aceleración en función del tiempo para una piedra que rueda hacia abajo partiendo del reposo. a) Calcule el cambio en la velocidad de la piedra entre t = 2,5 s y t = 7,5 s. b) Elabore una gráfica de la velocidad de la piedra en función del tiempo.
  6. Caída de huevo. Imagine que está en la azotea del edificio de física, a 46 m del suelo (figura). Su profesor, que tiene una estatura de 1,8 m, camina junto al edificio a una rapidez constante de 1,2 m/s. Si usted quiere dejar caer un huevo sobre la cabeza de su profesor, ¿dónde deberá estar este cuando usted suelte el huevo? Suponga que el huevo está en caída libre.
  7. Tomar el autobús. Una estudiante corre a más no poder para alcanzar su autobús, que está detenido en la parada, con una rapidez de 5 m/s. Cuando ella está aún a 40 m del autobús, este se pone en marcha con aceleración constante de 0,17 m/s^2. a) ¿Durante qué tiempo y que distancia debe correr la estudiante a 5 m/s para alcanzar al autobús? b) Cuando lo hace, ¿qué rapidez tiene el autobús? c) Dibuje una gráfica x-t para la estudiante y para el autobús, donde x = 0 sea la posición inicial de la estudiante. d) Las ecuaciones que uso en el inciso a) para calcular t tienen una segunda solución, que corresponde a un instante posterior en que la estudiante y el autobús están otra vez en el mismo lugar si continúan sus respectivos movimientos. Explique el significado de esta otra solución. ¿Qué rapidez tiene el autobús en ese punto?
  8. Un libro de física que se desliza sobre una mesa horizontal a 1.10 m/s cae al piso en 0.350 s. Ignore la resistencia del aire. Calcule a ) la altura de la mesa; b ) la distancia horizontal del borde de la mesa al punto donde cae el libro; c ) las componentes horizontal y vertical, y la magnitud y dirección, de la velocidad del libro justo antes de tocar el piso. d ) Dibuje graficas x - t , y - t , vx - t y vy-t para el movimiento. Problema Ejercicio. N° 18 Problema Ejercicio. N°

FCAG Docente: Lic. Jorge Choque Chacolla Curso: Física

  1. Un estudiante hace girar una pelota sujeta al extremo de una cuerda que tiene 0.6m de longitud en una circunferencia vertical. La rapidez de la pelota es de 4.3 m/s, en su punto más alto y 6.5m/s en su punto más bajo. Calcule la aceleración centrípeta de la pelota: a) en su punto más alto y b) en su punto más bajo.
  2. En la figura se representa la aceleración total de una partícula que se mueve en el sentido del movimiento de las manecillas del reloj en una circunferencia de radio 2.5m, y en un instante dado. En ese instante, calcule: a) la aceleración centrípeta, b) la rapidez de la partícula, y c) su aceleración tangencial.
  3. Una bola atada al extremo de una cuerda de 0.5m de longitud oscila en una circunferencia vertical bajo la influencia de la gravedad, como en la figura. Cuando la cuerda forma un ángulo de θ= 20º con la vertical, la bola tiene una rapidez de 1.5m/s. a) determine la componente radial de la aceleración en ese instante, b) cuando la bola está a un ángulo θ con la vertical, tiene una componente tangencial de la aceleración de magnitud g sen θ (la componente de g tangente a la curva). Por lo tanto, en θ = 20º, se encuentra que aceleración tangencial at = g sen 20º. Se calculará la magnitud y dirección de la aceleración total, en θ = 20º. v a a = 15m/s^2

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