7º SEMANA Cantidad de Movimiento Impulso de Una Fuerza y

BIOLOGA

Fsica

SEMANA 7CANTIDAD DE MOVIMIENTO, IMPULSO DE UNA FUERZA Y CHOQUES1. Una bala de masa 5 g impacta horizontalmente en una tabla con una rapidez de 500 m/s. Producto de las irregularidades de la tabla, la bala se desva de la horizontal un ngulo (, emergiendo con una rapidez de 100 m/s. Si el espesor de la tabla es de 80 cm y la prdida de energa es de 599,97 J, cul es el ngulo de desviacin producido?A) 45 B) 53 C) 60 D) 37 E) 30RESOLUCIN

Se debe asumir que la tabla con la que impacta la bala permanece en reposo.

Por el principio de conservacin de la energa, se establece la siguiente ecuacin:

(Resolviendo: h = 0,6 m

(( =

RPTA. D2. Una esfera de masa 100 g es abandonada desde una altura de 20 m respecto al piso. Si al impactar contra el piso, ste ejerce un impulso de 3 N.s, con qu rapidez (en m/s) rebota la esfera?A) 5 B) 6 C) 10 D) 12 E) 15

RESOLUCIN

Aplicando C. L. al movimiento de la esfera, se calcula :

Adems:

(

(

RPTA. C3. Una pelota elstica de masa 250 g que se mueve a una rapidez de 20 m/s, tal como se muestra en la figura, impacta con una pared vertical y rebota con una rapidez de 14 m/s. Determine el impulso (en N.s) y la fuerza (en N) que le da la pared a la pelota, si la interaccin dur 1/100 s.A) 8,5(() N.s; 8 500 N

B) 8,5 (()N.s; 850 N

C) 8,5(() N.s; 8 500 N

D) 8,5(() N.s; 850 N

E) 85 (() N.s; 8 500 N

RESOLUCIN

Se cumple:

N.S

I=8,5 N.S

Adems:

RPTA. D4. Un nio de masa 30 kg que est parado sobre una pista de hielo lanza una pelota de 600 g con una velocidad de V = 10(() (m/s). Despreciando la friccin entre el nio y el hielo, encuentre la velocidad del nio (en m/s) luego que lanza la pelota.A) 0,5(() B) 0,2(() C) 0,5(()

D) 2,0(() E) 0,2(()

RESOLUCIN

Reposo

Se cumple:

RPTA. B5. Un bloque de masa 10 kg es soltado desde una altura de 20 m respecto de una balanza de resorte, impactando sobre ella. Si el impacto dura 0,5 s, cul es la lectura media de la balanza?

A) 400 N

B) 300 N

C) 500 N

D) 200 N

E) 250 N

RESOLUCIN

Se cumple que al impactar con el plato de la balanza:

y

Reemplazando valores: R= 500 NRPTA. C6. Un hombre de masa m est parado sobre un carrito de masa M = 9m que se mueve con una rapidez de 15 m/s, en la direccin mostrada en la figura. Si el hombre comienza a moverse a 5 m/s, respecto al carrito, en direccin contraria, cul es la nueva velocidad (en m/s) del carrito?

A) 17,2 (()

B) 17,2(()

C) 15,5(()

D) 15,5 (()

E) 14,5 (()

RESOLUCIN

(

(()RPTA. D

7. Desde el extremo de una plataforma mvil de masa 80 kg, inicialmente en reposo, un nio de 40 kg corre hacia el otro extremo con una rapidez constante de 1m/s, respecto de la plataforma, tal como se muestra en la figura. Determinar la velocidad de la plataforma y el desplazamiento del nio, si la plataforma mide 6 m.

A) 1/3 m/s ((); 2 m

B) 1/3 m/s ((); 4 m

C) 3 m/s ((); 4 m

D) 3 m/s ((); 2 m

E) 1/3 m/s ((); 4 m

RESOLUCIN

Por conservacin :

*Se cumple:

(x = 2m

RPTA. E8. Una pelota de masa 150 g impacta sobre una superficie horizontal rugosa con una rapidez de 48 m/s formando un ngulo de 53 con la horizontal. Si la rapidez con la que rebota es de 14 m/s y forma un ngulo de 53 con la vertical. Determine la magnitud de la fuerza media que recibi la pelota durante el impacto, si ste dur 0,05 s.A) 51 N B) 102 N C) 150 N

D) 75 N E) 93 N

RESOLUCIN

Se cumple:

(

(

F = 150 NRPTA. C9. Dos cuerpos de masas M1 = 7 kg y M2 = 3 kg se encuentran separados inicialmente 50 m, y se mueven en sentidos contrarios a la largo de una superficie horizontal. Si luego de un tiempo de 2 s chocan entre s, quedndose unidos, determine la rapidez luego del impacto, sabiendo que la rapidez inicial de M1 es de 15 m/s.

A) 7,5 m/s

B) 13,5 m/s C) 15 m/s

D) 12 m/s E) 10 m/s

RESOLUCIN M1 = 7 kg M2 = 3 kgDe la condicin inicial:

(

Adems:

RPTA. A10. En el instante mostrado en la figura, la rapidez de la esfera, de masa 100 g, es de 30 m/s. Si la prdida de energa producida hasta que impacta con la pared es de 25 J, cul es la rapidez con la que rebota de la pared instantes despus de impactarla, si el coeficiente de restitucin es de 0,6?A) 18 m/s

B) 25 m/s

C) 12 m/s

D) 20 m/s

E) 15 m/s

RESOLUCIN

En el impacto con la pared se cumple:

(

...(1)

Adems:

(

...en(1)

RPTA. C11. De los grficos a continuacin se puede afirmar que:I. La velocidad relativa de alejamiento tiene una magnitud de 15 m/s

II. La velocidad relativa de acercamiento tiene una magnitud de 25 m/s.

III. El coeficiente de restitucin es 0,04

A) Slo I

B) Slo II

C) Slo III

D) I y III E) II y III

RESOLUCIN

Antes del choque

Despus del choque

RPTA. E12. Se lanza horizontalmente, tal como se muestra en la figura, una masa M1 = 4 kg con una rapidez de 15 m/s y aceleracin de 5 m/s2, sobre otra masa M2 = 16 kg, la cual se encontraba en reposo. Si al cabo de 2 s, M1 impacta con M2, determine la distancia que recorrern ambas masas, si luego del impacto M1 se incrusta en M2.

A) 1,8 m

B) 2,5 m

C) 5,0 m

D) 7,5 m

E) 10 m

RESOLUCINDeterminamos la rapidez de impacto de M1

En el impacto se cumple:

Adems:

(

(d = 5 m

RPTA. C13. De los enunciados, es falso que:I. El rea bajo la grfica fuerza vs tiempo representa la variacin de la cantidad de movimiento.

II. En un choque plstico, los cuerpos no se deforman permanentemente.

III. El coeficiente de restitucin igual a la unidad representa un choque de naturaleza inelstico.

A) Slo I

B) Slo II C) Slo III

D) II y III E) I y II

RESOLUCINI.

rea= = impulso=( (V)

II.Choque plstico ( deformacin mxima

( (F)

III.e = 1( choque elstico( (F)

RPTA. D14. En la figura se muestra una esfera de 300 g de masa que es lanzada horizontalmente con una rapidez de 40 m/s sobre una cua de masa 400 g, la cual se encontraba inicialmente en reposo. Si la cua se desliza sin friccin, y la esfera rebota verticalmente, determine la altura mxima que alcanzara la esfera desde el impacto.

A) 40 m

B) 30 m

C) 20 m

D) 50 m

E) 15 m

RESOLUCINm = 300g ;M = 400 g

Antes

Despus

Analizando la cantidad de movimiento en

Adems, al no existir rozamiento:

Instantes despus del impacto:

(

La altura mxima alcanzada es:

RPTA. C15. Marcar la alternativa incorrecta:A) La energa mecnica no se conserva siempre en todos los choques.

B) La cantidad de movimiento es una cantidad vectorial.

C) El impulso es nulo si la cantidad de movimiento permanece constante.

D) Si el cuerpo realiza un M.C.U., la cantidad de movimiento es constante.

E) Si la variacin de energa cintica es nula, entonces el coeficiente de restitucin es igual a la unidad.

RESOLUCIN cte(choque elstico

a)

Mx. prdida( choque plstico

(V)

b)

. (V)

c)

(V)

d)

M.C.U.( V (rapidez constante)

. (F)

e)

(elstico) . (V)

RPTA. D16. En el sistema que se muestra en la figura, el ngulo ( que forma la rapidez con el piso al momento del impacto es 37. Si al rebotar, la rapidez forma un ngulo de 45, determine el coeficiente de rozamiento, sabiendo que el coeficiente de restitucin es igual a 5/9.A) 0,25

B) 0,80

C) 0,50

D) 0,60

E) 0,30

RESOLUCIN

Se cumple que:

(

Resolviendo: = 0,5RPTA. C17. Una pelota es lanzada horizontalmente contra un plano inclinado, el cual forma un ngulo ( con la horizontal. Si el coeficiente de rozamiento de la pared es de 1/3, y el coeficiente de restitucin equivale a 12/13, determinar el valor del ngulo (.

A) 53

B) 45

C) 30

D) 60

E) 37

RESOLUCIN

Se cumple:

(

(

Desarrollando:

9 tg + 13

4 tg - 3

(

x

RPTA. E18. Un cuerpo de masa m1 = 2 kg se desliza sobre una mesa horizontal sin friccin con una rapidez inicial de 10 m/s, tal como se muestra en la figura. Frente a l movindose en la misma direccin se encuentra el cuerpo de masa m2 = 5 kg cuya rapidez inicial es de 3 m/s. ste tiene adosado un resorte en su parte posterior, cuya constante de rigidez es K = 1 120 N/m, Cul ser la mxima compresin del resorte cuando los cuerpos choquen?

A) 0,014 m B) 2,8 m C) 0,14 m

D) 0,28 m E) 1,4 m

RESOLUCIN

Se cumple: (p = 0

Del sistema se comprueba:

y

Energa cintica en la mxima deformacin

Igualando condiciones de energa:

(

RPTA. D19. Una partcula A de masa mA se encuentra sujeta por medio de un resorte comprimido a la partcula B de masa 2.mA, si la energa almacenada en el resorte es de 60 J qu energa cintica adquirir cada partcula luego de liberarlas?A) 20 J y 38 J B) 28 J y 40 J

C) 20 J y 40 J D) 18 J y 40 J

E) 20 J y 50 J

RESOLUCIN

Se cumple:

(

..(1)

Adems:

(

(

(

RPTA. C20. Se roca una pared con agua empleando una manguera, la velocidad del chorro de agua es de 5 m/s, su caudal es de 300 cm/s, si la densidad del agua es de 1 g/cm y se supone que el agua no rebota hacia atrs, cul es la fuerza promedio que el chorro de agua ejerce sobre la pared? A) 1,8 N B) 1,2 NC) 1,5 N

D) 2,5 N e) 0,5 N

RESOLUCIN

Determinemos la cantidad de masa en funcin de t:

(

Considerando 1s:

Adems:

(

F =, 1,5 NRPTA. C EMBED Visio.Drawing.11

EMBED Visio.Drawing.11







m

Mm


6 m




ANTES DEL CHOQUE

DESPUS DEL CHOQUE

10 m/s

15 m/s

7 m/s

8m/s




V





(=1/4

M2

M1








(

45


(



5 kg

2 kg

10 m/s

3 m/s





Pgina 162CICLO 2007-II

Prohibida su Reproduccin y Venta

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_1253085893.vsdNo rebota

V = 5 m/s

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M

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_1253017671.vsdM= 80kg

x

6-x

6m

m=40 kg

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V

V=15 m/s

M= 9m

Antes

=

u

5 m/s

Despues

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_1253016299.vsdM=10 kg

V = 0

20 m

0,5 s

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R

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_1252823718.vsdM

V = 500 m/s

5g = m

80 cm

500 m/s

A

h

B

100 m/s

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2 kg

u

u

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A

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_1221388996.vsd5 kg

2 kg

3 m/s

10 m/s

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m

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8 m/s

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2

50 m

1

2

u

u

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53

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_1221306069.vsd(7) (15 i ) + (3) (-10 i) = (7+3)

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7º SEMANA Cantidad de Movimiento Impulso de Una Fuerza y

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