Page 172 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

Problemas
Sección 7.1 Segunda ley de Newton Sección 7.3 Aplicación de la segunda ley de Newton
7.1. Una masa de 4 kg está bajo la acción de una fuerza a problemas de un solo cuerpo
resultante de (a) 4 N, (b) 8 N y (c) 12 N. ¿Cuáles son 7.14. ¿Qué fuerza horizontal se requiere para jalar un trineo
las aceleraciones resultantes? de 6 kg con una aceleración de 4 m/s2 cuando una
Resp. (a) 1 m /s2, (b) 2 m /s2, (c) 3 m /s2 fuerza de fricción de 20 N se opone al movimiento?
7.2. Una fuerza constante de 20 N actúa sobre una masa 7.15. Un automóvil de 1200 kg tiene una rapidez de 25
de (a) 2 kg, (b) 4 kg y (c) 6 kg. ¿Cuáles son las ace­ m/s. ¿Qué fuerza resultante se requiere para dete­
leraciones resultantes? nerlo a 70 m en un terreno nivelado? ¿Cuál debe ser
7.3. Una fuerza constante de 60 Ib actúa sobre cada uno el coeficiente de fricción cinética?
de tres objetos, produciendo aceleraciones de 4, 8 y Resp. -5 3 5 7 N, 0.456
12 ft/s2. ¿Cuáles son las masas? 7.16. Una masa de 10 kg se eleva por medio de un cable
Resp. 15, 7.5 y 5 slug ligero. ¿Cuál es la tensión en el cable cuando la ace­
7.4. ¿Qué fuerza resultante debe actual- sobre un martillo leración es igual a (a) cero, (b) 6 m /s2 hacia arriba y
de 4 kg para impartirle una aceleración de 6 m/s2? (c) 6 m/s2 hacia abajo?
7.5. Se ha calculado que una fuerza resultante de 60 N 7.17. Una masa de 20 kg cuelga en el extremo de una
producirá una aceleración de 10 m /s2 en una carre­ cuerda. Halle la aceleración de la masa si la tensión
ta. ¿Qué fuerza se requiere para producir en ella una en el cable es (a) 196 N, (b) 120 N y (c) 260 N.
aceleración de sólo 2 m /s2? Resp. 12 N Resp. 0, -3 .8 m /s2, +3.2 m /s2
7.6. Un automóvil de 1000 kg avanza hacia el Norte a 7.18. Un ascensor de 800 kg se iza verticalmente con una
100 km/h y frena hasta detenerse por completo en cuerda resistente. Calcule la aceleración del ascen­
50 m. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la sor cuando la tensión en la cuerda es de (a) 9000 N,
fuerza requerida? Resp. 7717 N, Sur (b) 7840 N y (c) 2000 N.
7.19. Se aplica una fuerza horizontal de 100 N para arras­
Sección 7.2 La relación entre peso y masa
trar un gabinete de 8 kg sobre un piso nivelado. En­
7.7. ¿Cuál es el peso de un buzón de correo de 4.8 kg? cuentre la aceleración del gabinete si ¡ik = 0.2.
¿Cuál es la masa de un depósito de 40 N? Resp. 10.5 m /s2
Resp. 47.0 N, 4.08 kg 7.20. En la figura 7.11, una masa desconocida desciende
7.8. ¿Cuál es la masa de un niño de 60 Ib? ¿Cuál es el deslizándose por el plano inclinado a 30°. ¿Cuál es
peso de un hombre de 7 slugs? la aceleración si no existe fricción alguna?
7.9. Una mujer pesa 800 N en la Tierra. Cuando camina
en la Luna, su peso es de sólo 133 N. ¿Cuál es la
aceleración debida a la gravedad en la Luna y cuál es
la masa de la mujer en ese satélite? ¿Y en la Tierra?
Resp. 1.63 m /s2, 81.6 kg en ambos lugares
7.10. ¿Cuál es el peso de un astronauta de 70 kg en la su­
perficie de la Tierra? Compare la fuerza resultante
necesaria para impartirle una aceleración de 4 m /s2
en la Tierra y la fuerza resultante que se requiere
para impartirle la misma aceleración en el espacio,
donde la gravedad es insignificante. 7.21. Suponga que Ju,( = 0.2 en la figura 7.11. ¿Cuál es la
7.11. Calcule la masa y el peso de un cuerpo si una fuerza aceleración? ¿Por qué no es necesario conocer la masa
resultante de 16 N basta para impartirle una acelera­ del bloque? Resp. 3.20 m /s2, baja por el plano
ción de 5 m /s2. Resp. 3.20 kg, 31.4 N *7.22. Suponga que m = 10 kg y ¡xk = 0.3 en la figura 7.11.
7.12. Encuentre la masa y el peso de un cuerpo, sabiendo ¿Qué fuerza de empuje P dirigida hacia arriba y a lo
que una fuerza resultante de 850 N hace que su rapi­ largo del plano inclinado de la figura 7.11 producirá
dez se incremente de 6 m/s a 15 m/s en un tiempo una aceleración de 4 m /s2 en dirección ascendente
de 5 s junto a la superficie de la Tierra. por el plano?
7.13. Calcule la masa y el peso de un cuerpo, consideran­ *7.23. ¿Qué fuerza P hacia abajo por el plano inclinado de
do que con una fuerza resultante de 400 N provoca la figura 7.11 se requiere para que la aceleración ha­
una disminución de 4 m/s en su velocidad en 3 s. cia abajo por dicho plano sea de 4 m/s2? Suponga
Resp. 300 kg, 2940 N que m = 10 kg y ¡xk = 0.3. Resp. 16.5 N

Capítulo 7 Resumen y repaso 153