Page 318 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada
P. 318
magnitud y la dirección de la aceleración cuando vibración del automóvil cuando pasa sobre un pro
la masa se halla 2 cm por debajo de su posición de montorio del camino. Resp. 1.13 Hz
equilibrio?
Resp. 196 N/m, 9.8 m/s2 hacia arriba Sección 14.8 El péndulo simple
14.26. ¿Cuál es la aceleración máxima para el sistema descri 14.36. ¿Cuáles son el periodo y la frecuencia de un péndu
to en el problema 14.25 y cuál es su aceleración cuan lo simple de 2 m de longitud?
do se halla 3 cm arriba de su posición de equilibrio? *14.37. Un reloj de péndulo simple marca los segundos cada
14.27. Un cuerpo describe una oscilación completa en 0.5 s. vez que su lenteja llega a su amplitud máxima en
¿Cuál es su aceleración cuando se desplaza a una dis cualquiera de los lados. ¿Cuál es el periodo de este
tancia de x = +2 cm de su posición de equilibrio? movimiento? ¿Cuál debe ser la longitud del péndulo
Resp. —3.16 m/s2 en el punto en que g = 9.80 m/s2?
14.28. Halle la velocidad y la aceleración máximas de un Resp. 2.00 s, 0.993 m
objeto que se mueve con MAS con una amplitud de 14.38. Un trozo de cuerda de 10 m de longitud está unido
16 cm y una frecuencia de 2 Hz. a un peso de acero que cuelga del techo. ¿Cuál es el
*14.29. Un objeto que oscila con un periodo de 2 s es des periodo de su oscilación natural?
viado hasta una distancia de x = +6 cm y luego se *14.39. En la superficie de la Luna, la aceleración debida a
suelta. ¿Cuáles son su velocidad y su aceleración la gravedad es de sólo 1.67 m/s2. Un reloj de pén
3.20 s después de ser soltado? dulo ajustado para la Tierra es colocado en la Luna.
Resp. +11.1 cm/s, 0.479 m/s2 ¿Qué fracción de su longitud en la Tierra deberá ser
*14.30. Un cuerpo vibra con MAS y su periodo es de 1.5 s su nueva longitud en ese satélite? Resp. 0.17
y su amplitud es de 6 in. ¿Cuáles son su velocidad y *14.40. Un estudiante construye un péndulo de 3 m de lon
su aceleración máximas? gitud y determina que completa 50 vibraciones en 2
*14.31. En el caso del cuerpo descrito en el problema 14.30, min 54 s. ¿Cuál es la aceleración de acuerdo con la
¿cuáles son su velocidad y su aceleración después gravedad en el lugar donde está este estudiante?
de 7 s? Resp. 1.81 ft/s, 4.39 ft/s2
Sección 14.9 El péndulo de torsión
Sección 14.7 El periodo y la frecuencia
*14.41. Un péndulo de torsión oscila con una frecuencia de
14.32. Las puntas de un diapasón vibran con una frecuen 0.55 Hz. ¿Cuál es el periodo de su vibración? ¿Cuál
cia de 330 Hz y una amplitud de 2 mm. ¿Cuál es la es la aceleración angular cuando su desplazamiento
velocidad cuando el desplazamiento es de 1.5 mm? angular es de 60o? Resp. — 12.5 rad/s2
*14.33. Una masa de 400 g produce que un resorte se estire *14.42. La aceleración angular máxima de un péndulo de tor
20 cm. A continuación, la masa de 400 g es removi sión es de 20 rad/s2 cuando el desplazamiento angu
da y sustituida por una masa m desconocida. Cuan
lar es de 70°. ¿Cuál es la frecuencia de vibración?
do se tira de la masa desconocida para que descien *14.43. Un disco de 20 cm de diámetro constituye la base de
da 5 cm y luego se suelta, vibra con un periodo de un péndulo de torsión. Una fuerza de 20 N, aplicada
0.1 s. Calcule la masa del objeto. Resp. 4.96 g al borde, hace que éste gire en un ángulo de 12°. Si el
*14.34. Un largo trozo de metal delgado está sujeto por su periodo de la vibración angular después de soltar
extremo inferior y tiene una bola de 2 kg unida a su el borde es de 0.5 s, ¿cuál es el momento de inercia
extremo superior. Cuando se tira de la bola hacia un del disco? Resp. 0.0605 kg m2
lado y luego se suelta, ésta vibra con un periodo de 1.5 *14.44. Un objeto irregular está suspendido de un cable
s ¿Cuál es la constante del resorte de este dispositivo? como un péndulo de torsión. Un momento de tor
*14.35. Un automóvil y sus pasajeros tienen una masa total
sión de 40 Ib • ft hace que gire hasta un ángulo de
de 1 600 kg. El armazón del vehículo está soste 15°. Cuando el objeto queda libre, oscila con una
nido por cuatro resortes, cada uno con una fuerza frecuencia de 3 Hz. ¿Cuál es el momento de inercia
constante de 20 000 N/m. Calcule la frecuencia de de ese cuerpo irregular?
Problemas adicionales
14.45. La constante de un resorte de metal es de 2000 N/m. 14.46. Una masa de 4 kg cuelga de un resorte cuya constante
¿Qué masa hará que este resorte se estire hasta una k es de 400 N/m. Se tira de la masa haciéndola des-
distancia de 4 cm? Resp. 8.16 kg cender una distancia de 6 cm y luego se suelta. ¿Cuál
es la aceleración en el instante en que se suelta?
Capítulo 14 Resumen y repaso 299
