Problemario 6
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Este documento presenta 5 problemas de física relacionados con el movimiento de cuerpos rígidos. Los problemas involucran calcular torque, aceleración, velocidad y energía cinética para objetos como una llave inglesa, una cubeta de agua suspendida de un cilindro, un poste vertical con masa adjunta y ruedas en rotación y traslación.
Problemario 6
- 1. FISICA MOVIMINETO DE CUERPOS RÍIGIDOS PROBLEMARIO # Resulva los siguientes casos de estudio: 1. Un maquinista usa una llave inglesa para aflojar una tuerca. La llave tiene 25.0 cm de longitud y él ejerce una fuerza de 17.0 N en el extremo del mango, formando un ángulo de 37° con éste (figura 10.41). a) ¿Qué torca ejerce el maquinista alrededor del centro de la tuerca? b) ¿Cuál es la torca máxima que el maquinista podría ejercer con esta fuerza y cómo debería orientarse la fuerza? 2. Una cubeta con agua de 15.0 kg se suspende de una cuerda ligera, enrollada en un cilindro sólido de 0.300 m de diámetro y masa de 12.0 kg. El cilindro pivotea en un eje sin fricción que pasa por su centro. La cubeta se suelta del reposo en el borde de un pozo y cae 10.0 m al agua. a) ¿Qué tensión hay en la cuerda mientras la cubeta cae? b) ¿Con qué rapidez golpea la cubeta el agua? c) ¿Cuánto tarda en caer? d) Mientras la cubeta cae, ¿qué fuerza ejerce el eje sobre el cilindro? 3. Un poste delgado uniforme de 15.0 kg y 1.75 m de longitud se mantiene vertical mediante un cable y tiene unidos una masa de 5.00 kg (como se indica en la figura 10.45) y un pivote en su extremo inferior. La cuerda unida a la masa de 5.0 kg pasa por una polea sin masa y sin fricción, y tira perpendicularmente del poste. De repente, el cable se rompe. a) Encuentre la aceleración angular del poste alrededor del pivote cuando el cable se rompe. b) La aceleración angular calculada en el inciso a) permanece constante conforme el poste cae (antes de que golpee la polea)? ¿Por qué? c) ¿Cuál es la aceleración de la masa de 5.00 kg después de que el cable se rompe? ¿Dicha aceleración permanece constante? Explique su respuesta.
- 2. 4. Una rueda de afilar de 1.50 kg con forma de cilindro sólido tiene 0.100 m de radio. a) ¿Qué torca constante la llevará del reposo a una rapidez angular de 1200 rev/min en 2.5 s? b) ¿Qué ángulo habrá girado en ese tiempo? c) ¿Qué energía cinética tiene la rueda al girar a 1200 rev/min? 5. Una rueda de 392 N se desprende de un camión en movimiento, rueda sin resbalar por una carretera y, al llegar al pie de una colina, gira a 25.0 rad>s. El radio de la rueda es de 0.600 m y su momento de inercia alrededor de su eje de rotación es de 0.800 MR2. La fricción efectúa trabajo sobre la rueda mientras ésta sube la colina hasta que se detiene a una altura h sobre el pie de la colina; ese trabajo tiene valor absoluto de 3500 J. Calcule h.