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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA OCCIDENTAL
DEPARTAMENTO DE FISICA
FÍSICA BÁSICA.
DISCUSION DE PROBLEMAS 3
“LAS LEYES DE NEWTON”.
EJERCICIOS PROPUESTOS
1 - Calcular la aceleración del bloque mostrado en la figura 1. (μ=0.1)
2 - El tendón del “bíceps” de la figura 2, ejerce una fuerza de
Fm = 7 kgf , sobre el antebrazo. El brazo aparece doblado de tal
manera que esta fuerza forma un ángulo de 40° con el antebrazo.
Hallar las componentes de Fm :
a) Paralela al antebrazo (fuerza estabilizadora Fe )
b) Perpendicular al antebrazo (fuerza de sostén Fs )
3 - La figura 3, representa la cabeza de un estudiante inclinada sobre su libro, la cabeza pesa 4.5 kgf y está sostenida por los extensores del cuello y por la fuerza de
contacto Fc ejercida en la articulación
Atlanto Occipital. Dado que el módulo de
Fm es de 5.4 kgf y que está dirigida 35°
por debajo de la horizontal, hallar:
a) El módulo de Fc.
b) La dirección de Fc.
4 - El antebrazo de la figura 5 está a 90° con respecto al brazo y sostiene en la mano un peso de 98 N. Despreciando el peso del antebrazo: a) ¿Cuál es el momento producido por el peso de 98 N, alrededor de la articulación del codo (punto 0)? b) Determinar la fuerza ejercida por el húmero en la unión del codo. c) Calcular la fuerza ejercida por el bíceps sobre el radio.
2. CUESTIONARIO.
. En cada uno de los siguientes ejercicios señale la respuesta correcta: 1. El tamaño, la dirección, el sentido y el punto de aplicación son propiedades de la magnitud física denominado:
a) Masa b) Fuerza c) Energía d) Rapidez
- La magnitud de la componente rectangular en la dirección x del vector mostrado es:
( sen^^ 35º^ =^ 0.57 ; cos 35º^ =0.82)
a) + 5. b) – 8. c) – 5. d) + 0.
- Para un cuerpo que se mueve en línea recta con velocidad constante, es correcto afirmar que:
a) La fuerza neta que actúa sea igual a cero. b) Una fuerza externa actúa continuamente a lo largo de todo el movimiento. c) Una fuerza neta produce un cambio en la velocidad del cuerpo. d) La aceleración resultante tiene un valor distinto de cero.
- Señale el literal donde se define correctamente la segunda ley de Newton:
a) Siempre que una fuerza neta actúa sobre un cuerpo, le producirá una aceleración en su misma dirección y sentido, siendo el módulo de esta aceleración inversamente proporcional a la magnitud de la fuerza.
c) A toda fuerza de acción se opone una de reacción en el mismo sentido y diferente magnitud. d) La fuerza neta sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que se le imprime.
- A un cuerpo de masa “m” colocada en una mesa horizontal, se le aplica una fuerza de 5 N, imprimiéndole al bloque una aceleración de 2 m 2 s . Si al mismo cuerpo la aplicamos una
nueva fuerza F, causándole a dicho cuerpo una aceleración de 10 m 2 s
, el valor de F en N será de: a) 10 b) 25 c) 50 d) 20
- Para el bloque mostrado, la aceleración producida por la aplicación de la fuerza F es igual a:
a) 5 m 2 s b)^ 3.21^ m 2 s c) 3.83 m 2 s d) 3 m 2 s
- Para acelerar un cuerpo de 5 kg a razón de^5 m 2 s
, se requiere una cierta fuerza. Para
acelerar otro cuerpo de 10 kg a razón de 10 m 2 s
, se requiere otra fuerza:
a) la mitad de la anterior b)el doble de la anterior c) cuatro veces la anterior d) un cuarto de la anterior
- Señale el literal que contiene la aseveración correcta:
a) La fuerza de fricción siempre se opone al movimiento. b) La fuerza de fricción es una fuerza normal. c) La fuerza de fricción es inversamente proporcional a la normal. d) La fuerza de fricción es una fuerza que da energía al cuerpo sobre el que actúa.
- Dos bloques A y B parten del reposo al mismo tiempo en distintas superficies tal como lo muestra la figura.
Podemos afirmar lo siguiente:
a) Los dos bloques llegan al mismo tiempo a la parte más baja. b) El bloque A llega más rápido que el bloque B a la parte más baja. c) El bloque B viajará a la velocidad constante. d) El bloque B llega más rápido que el bloque A a la parte más baja.
- La figura muestra un bloque que se mueve a velocidad constante sobre una superficie
( k =^ 0.3) , el valor correcto de la fuerza de
fricción es: a) no puede saberse por no conocer la masa. b) 3 N c) 10 N d)0.3 N
- La siguiente información es para las dificultades 16 y 17. Considere el sistema de la figura, moviéndose por acción de F ; A y B son cuerdas de masa despreciable.
La superficie es horizontal y sin rozamiento. El valor de la aceleración de la masa m 3 será:
a) 0 b) 30 c) 0.2 d) 5 e) 6
- El valor de la tensión de la cuerda B es:
a) 5.8 N b) 10.0 N c) 20.0 N d) 0.0 N e) 30.0 N
- Para que un cuerpo se encuentre sólo en equilibro de rotación es necesario que:
a) F = 0 ; M = 0 b) F 0 ; M = 0
c) F = 0 ; M 0 d) F 0 ; M 0
- Sobre una barra de longitud d = 5 m actúa una fuerza de 10 N, tal como se muestra en la figura adjunta. El momento de la fuerza con respecto al punto 0 es:
a) 50 N.m b) (50 N.m) cos 30° c) 0 N.m d) 2 N.m
- La figura representa la curva tensión-deformación de la resilina. Su módulo de Young es: (a): 0,1 MPa (b): 0,05 % 0
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0 1 2 3 4 5 6 Deformación (% )
Tensión (MPa)
a) 10,5 kg b) 12,6 kg c) 14,8 kg d) 19,6 kg
3. PROBLEMAS PROPUESTOS.
- Los vectores F 1 y F 2 mostrados en la figura de este problema tienen magnitudes F 1 (^) = 20 N y F 2 (^) = 10 N , respectivamente.
a) Trace en la figura las componentes rectangulares de F 1 y F 2. b) Calcule los valores de estas componentes. c) Efectúe la suma de dichos vectores utilizando los métodos: Gráfico, analítico y usando componentes rectangulares.
- Una fuerza determinada aplicada a una masa m 1 le proporciona una aceleración de 20 ms-2.^ La misma fuerza aplicada a m 2 le da una aceleración de 30 ms-^2. Se unen las dos masas y se aplica la misma fuerza a la combinación. ¿Cuál es la aceleración resultante?
- La figura muestra una cuerda elástica atada a dos muelas y estirada hasta pasar por un incisivo. El fin de este dispositivo es aplicar una fuerza F al incisivo. Si la tensión de la cuerda es 0.25 kgf , ¿Cuál es el módulo y la dirección de la fuerza F aplicada al incisivo? 4. Mediante dos dinamómetros se suspende un peso de 16 kgf, del modo que indica la figura. Uno
de ellos señala 10 kgf y está inclinado 30° respecto a la vertical. Hallar la lectura del otro dinamómetro y el ángulo que forma con la vertical.
- Hallar la magnitud y dirección de la fuerza que ejerce sobre el pie el dispositivo de tracción que se indica en la figura siguiente.
- La aceleración debido a la gravedad sobre la luna es 1/6 de la gravedad de la tierra
9.8 (^2) m s
^. ¿Cuál es el peso en la luna de un hombre que pesa 800 N en la tierra?
- Una persona de 80 kg de masa se para sobre una báscula dentro de un ascensor. El
ascensor comienza a subir con una aceleración de 2 m 2 s
, ¿Cuál es la lectura de la báscula? ¿Cuál será la lectura de la báscula si el ascensor desciende con la misma aceleración de 2 m 2 s
? Y si baja con una velocidad constante v 10 m s
= , ¿Cuál será la lectura de la báscula?
- ¿Cuál es la masa en kg de un objeto que pesa 90 N en la luna? g 1.63 m 2 s
- Un bloque de 3 kg, sobre una superficie horizontal, es acelerado a lo largo de la superficie por una fuerza de 10 N, aplicada a 40° de la horizontal a la superficie.
a) Hallar las componentes paralela y perpendicular de la fuerza aplicada. b) ¿Cuál es la aceleración del bloque? c) Calcular la fuerza que la superficie ejerce sobre el bloque.
- Un bloque, por la acción de una fuerza resultante F =2.0 kgf , adquiere una aceleración
(^400 ) a cm s
a) La aceleración del bloque B b) La tensión de la cuerda AB
a) Determinar los momentos ejercidos por un peso de 40 N sostenido por el brazo estirado de un hombre alrededor de los puntos 0’, 0’’, 0’’’. b)Determinar los momentos alrededor de los puntos 0’, 0’’, 0’’’, cuando el brazo se mantiene a 30°.
- Con el antebrazo en posición horizontal, tal como se muestra en la figura, la mano ejerce una fuerza de 30 N sobre la balanza. Hallar los módulos de las fuerzas Fm y Fc que ejercen sobre el brazo el tríceps y el húmero (despreciar el peso del antebrazo).
- Repetir el problema 16 suponiendo que el antebrazo y mano juntos pesan 25 N, y que su centro de gravedad se encuentra a 18 cm de 0.
- La figura nos muestra a un atleta preparado para dar un salto hacia arriba; pesa 180 lbf y su centro de gravedad esta localizado por encima de un punto P que hay en el suelo y este punto esta a 3 pies de la punta de sus pies y a dos pies de sus hombros. ¿Cuáles son las fuerzas ejercidas por el suelo sobre las manos y pies del atleta?
- Una persona, de 600 N de peso, descansa erguida con los pies separados una distancia de 30 cm, de modo que la vertical de su centro de masas pasa a 10 cm de su pie izquierdo. ¿Qué peso soporta su pie derecho?
- El antebrazo de la figura esta a 50° con respecto al brazo y sujeta con la mano un peso de 15 lb.
a) ¿Cuál es el módulo de la fuerza ejercida sobre el antebrazo por el bíceps? (desprecie el peso del antebrazo). b) Hallar el módulo de la fuerza ejercida en el codo.
- Sobre el brazo de una persona que sostiene en posición horizontal una masa M de 10 kg actúan, además, el peso del brazo, la fuerza T con la que tira el músculo deltoides del húmero y la fuerza de contacto R en la articulación del hombro. Calcular T y R, suponiendo que el ángulo θ es igual a 15º, que la masa del brazo es 3,5 kg, y que el punto de inserción del deltoides en el húmero está a 14 cm de la articulación del hombro O.
- Las fuerzas que actúan sobre la espalda de una persona que sujeta un peso se pueden esquematizar como muestra la figura. La fuerza F 1 representa el peso del tronco y vale 320 N. La fuerza F 2 es la resultante del peso de la cabeza más las pesas que sujeta y vale 482 N. Calcular el valor de la fuerza T de tensión de los músculos y el módulo y ángulo con la horizontal que formará la fuerza de contacto sobre la quinta vértebra lumbar. Las distancias se relacionan:
- El centro de gravedad del cuerpo humano de pie permanece sobre una línea que pasa a 3.18 cm por delante de la articulación del tobillo. El músculo de la pierna se inserta en el tobillo 4.45 cm detrás de la articulación y sube formando un ángulo de 83o Encontrar la fuerza Fm que hace ese músculo y la fuerza de contacto Fc ejercida sobre la articulación del tobillo poruna persona de 67 kg.
- La altura del centro de masas de una persona de pie puede determinarse pesándole sobre una tabla de masa despreciable, soportada por dos balanzas, como indica la figura. El hombre mide 1,88 m. ¿Dónde está localizado el centro de masas respecto a sus pies?
Mg
θ
MgMg
θ
AD = AB y AE =^ AB
F 1 F^2
12 o
A
- ¿Cuál es el diámetro mínimo que es necesita para sostener un peso de 72 kg en el caso de:
a) un alambre de acero? (resistencia a la tracción del acero a 5 108^ N 2 m
b) un tendón de colágeno? (resistencia a la tracción del colágeno c 5 107^ N 2 m
- Estructuralmente el hueso es muy fuerte, aunque es hueco (no estrictamente hueco, pues en el interior está la llamada médula ósea). Utilizando los siguientes datos, para hueso compacto: Resistencia a la tracción: 1.21 10^8 N 2 m
Resistencia a la compresión: 1.67 108 N 2 m
Halle: a) La carga máxima de compresión b) La carga máxima de tracción para un fémur con un diámetro externo de 2.0 cm y una pared de 3.00 mm de espesor.
- Hallar la presión^ N 2 m
necesaria para disminuir el volumen de una muestra de agua en 5%
(El módulo de compresión volumétrica del agua es 2 109 N 2 m
- Un espécimen de aceite teniendo un volumen inicial de 1000 cm^3 es sujeto a un incremento de presión de 12 105 Pa , y se encuentra que el volumen decrece 0.3 cm^3. ¿Cuál es el módulo de compresión volumétrica del material? 1 Pa 1 N 2 m
- Se necesita una presión de aproximadamente 7000 lb 2 pulg
para reducir el volumen a
500 pulg^3 en un 2%. ¿Cuál es el módulo de compresibilidad del agua?
- Un tendón tiene una longitud de 10 cm y una sección de 0,25 cm^2 , siendo su módulo de Young E = 1,2 GPa. Si el tendón resulta dañado al alcanzar una deformación de 1 cm ¿qué fuerza máxima es capaz de soportar sin sufrir lesión?
