Page 280 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada
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En el nivel alto, la rueda trasera de la bicicleta rea 12.9. Trace diagramas de sistemas de poleas que tengan
liza dos revoluciones por cada revolución completa ventajas mecánicas ideales de 2, 3 y 5.
de los pedales. Comente las ventajas y desventajas de 12.10. Generalmente, el camino que llega hasta la cumbre
cada nivel. de una montaña describe muchas curvas alrede
12.6. ¿Qué ocurre con la ventaja mecánica ideal si una dor de ésta en lugar de ascender en línea recta por
máquina simple funciona en sentido inverso? ¿Qué la pendiente. ¿Por qué? Si no se toma en cuenta la
sucede con su eficiencia? fricción, ¿se requiere más trabajo para llegar a la
12.7. Cite varios ejemplos de máquinas que tengan una cumbre por esos caminos en espiral? ¿Se requiere
ventaja mecánica real menor que 1. más potencia? Si tenemos en cuenta la fricción, ¿se
12.8. ¿Por qué los autobuses y los camiones tienen a me requeriría menos trabajo para conducir directamen
nudo volantes de dirección más grandes que el vo te hacia la cumbre de la montaña? Explique sus res
lante de los automóviles? ¿Qué principio se aplica puestas.
en este caso?
Problemas
Sección 12.1 Máquinas simples, eficiencia y Sección 12.9. En el caso del cascanueces de la figura 12.4a, la
12.2 Ventaja mecánica nuez se halla a 2 cm del punto de apoyo y una fuer
za de entrada de 20 N se aplica en los mangos, los
12.1. Una máquina con 25% de eficiencia realiza un tra cuales están a 10 cm de dicho punto. ¿Qué fuerza se
bajo externo de 200 J. ¿Qué trabajo de entrada re
aplica para partir la nuez? Resp. 100 N
quiere? Resp. 800 J 12.10. En el caso de la carretilla de la figura 12.4b, el cen
12.2. ¿Cuál es el trabajo de entrada de un motor de ga tro de gravedad de una carga neta de 40 kg se ubica
solina con 30% de eficiencia si en cada uno de sus
a 50 cm de distancia de la rueda. ¿Qué empuje as
ciclos realiza 400 J de trabajo útil? cendente se tendrá que aplicar en un punto de los
12.3. Un motor de 60 W levanta una masa de 2 kg a una
mangos que se encuentra a 1.4 m de la rueda?
altura de 4 m en 3 s. Calcule la potencia de salida.
12.11. ¿Cuál es la ventaja mecánica ideal de la carretilla
Resp. 26.1 W
descrita en el problema 12.10? Resp. 2.80
12.4. ¿Cuál es la eficiencia del motor del problema 12.3?
12.12. Calcule la ventaja mecánica ideal de la palanca
¿Cuál es la potencia con la que se realiza el trabajo
descrita en la figura 12.4c si la fuerza de entrada
contra la fricción?
se aplica a 30 cm del clavo y el punto de apoyo se
12.5. Una máquina con 60% de eficiencia levanta una
localiza a 2 cm de dicho clavo.
masa de 10 kg con una rapidez constante de 3 m/s.
12.13. La fuerza de entrada que ejerce un músculo del an
¿Cuál es la potencia de entrada requerida?
tebrazo (véase la figura 12.4d) es de 120 N y actúa
Resp. 490 W a una distancia de 4 cm del codo. La longitud total
12.6. Durante la operación de un motor de 300 hp se pier
del antebrazo es de 25 cm. Calcule cuánto es el peso
de energía a causa de la fricción a razón de 200 hp.
que se ha levantado. Resp. 19.2 N
¿Cuál es la potencia de salida útil y cuál es la efi
12.14. Una rueda de 20 cm de diámetro está unida a un
ciencia del motor?
eje cuyo diámetro es de 6 cm. Si se agrega al eje
12.7. Una máquina sin fricción levanta una carga de 200
un peso de 400 N, ¿qué fuerza habrá que aplicar al
Ib hasta una altura vertical de 10 ft. La fuerza de en
borde de la rueda para levantar el peso con rapidez
trada se mueve a lo largo de una distancia de 300 ft.
constante? Desprecie la fricción.
¿Cuál es la ventaja mecánica ideal de la máquina?
12.15. Una masa de 20 kg va a ser levantada con una varilla
¿Cuál es la magnitud de la fuerza de entrada?
de 2 m de largo. Si se puede ejercer una fuerza descen
Resp. 30, 6.67 Ib
dente de 40 N en un extremo de la varilla, ¿dónde se
deberá colocar un bloque de madera que actúe como
Sección 12.3 Aplicaciones del principio de la palanca
punto de apoyo? Resp. A 33.9 cm de la masa
12.8. Un extremo de una caja fuerte de 50 kg se levanta con 12.16. Calcule la fuerza F necesaria para levantar una car
una varilla de acero de 1.2 m. ¿Qué fuerza de entrada ga W de 200 N por medio de la polea que se muestra
se requiere en el extremo de la varilla si se coloca un en la figura 12.16a.
punto de apoyo (fulcro) a 12 cm de la caja? (Sugeren 12.17. ¿Qué fuerza de entrada se necesita para levantar la
cia: para levantar un extremo se requiere una fuerza carga de 200 N con el sistema ilustrado en la figura
igual a la mitad del peso de la caja fuerte.) 12.16b? Resp. 50.0 N
Capítulo 12 Resumen y repaso 261
