Problemas resueltos de fisica general

 FÍSICA GENERAL

SILENYS CHÁVEZ

MOVIMIENTO EN UNA DIMENSIÓN

• Un avión jet se aproxima para aterrizar con una rapidez de 100 m/sg y una aceleración con una magnitud de 5 m/sg2 conforme llega al reposo desde el instante cuando el avión toca la pista ¿cuál es el intervalo de tiempo mínimo  

¿Este avión puede aterrizar en el aeropuerto de una pequeña isla tropical donde la pista mide 0,800 km de largo? Explique su respuesta.

SOLUCIÓN

Desde el momento en que el avión toca el suelo en su aterrizaje hasta que queda en reposo, el movimiento es uniformemente retardado. Las ecuaciones de este movimiento son:

Vf = vi – at

Datos:

Vi = 100 m/sg                        vf = vi – at

a = 5 m/sg2                                0 = vi – at

vf = 0 m/sg                                at = vi

t = ?                                        

d =?                                        

                                        t = 20 sg

El intervalo mínimo necesario antes que llegue al reposo es de 20 segundos

Para hallar la distancia que recorre al aterrizar utilizamos la ecuación:

d = 2000 m – 1000 m

d = 1000 m

d = 1 km   distancia que recorre el avión en su aterrizaje y como la pista mide 0,8 km, entonces si puede aterrizar.

VECTORES

• Un vector tiene una componente (x) de  – 320 unidades y otra componente  (y) de 15 unidades. Encuentre la magnitud y dirección de este vector.

SOLUCIÓN

Rx = 320 u

Ry = 15 u

R = ?

Por el teorema de Pitágoras se cumple que:

R2 = (320 u)2 + (15 u)2

R2 = 102400 u2 + 225 u2

R2 = 102625 u2

R = 320, 35 u

Dirección del vector:

tan  = 0,046875

 = arctan 0,046875

 = 2° 41’ 2’’     es la dirección del vector

• Un automóvil viaja hacia el este con una rapidez constante de 50 m/sg en vertical respecto de la tierra. Los trazos de la lluvia en las ventanas laterales del automóvil forman un ángulo de 60° con la vertical, encuentre la velocidad de la lluvia en relación con:
• El automóvil
• La tierra

SOLUCIÓN

Vv = velocidad de la lluvia (sin vientos) respecto de la tierra

Va = velocidad del auto = 50 Km/h

Vc = velocidad con que el conductor ve caer la lluvia

Es la velocidad de la lluvia con relación al automóvil

Es la velocidad de la lluvia en relación con la tierra

• Mientras dos astronautas del apolo estaban en la superficie de la luna, un tercer astronauta orbitaba la luna. Suponga que la órbita es circular y 100 km arriba de la superficie de la luna, donde la aceleración debido a la gravedad es de 1,52 m/sg2, el radio de la luna es 1,7 x 106 m, determine:
• La rapidez orbital del astronauta
• El período de la órbita

SOLUCIÓN

Datos:

ML = masa de la luna = 7,4 x 1022 kg

RL = radio de la luna = 1,7 x 106 m

h = distancia entre el satélite y la superficie de la luna = 100 km = 0,1 x 106 m

r = RL + h = 1,7 x 106 m  +  0,1 x 106 m

r = 1,8 x 106 m

G = 6,67 x 10-11 constante de gravitación universal

m = masa del astronauta

Como el astronauta se mantiene en órbita circular alrededor de la luna, entonces:

Fy = m * a

La fuerza de gravedad hará las veces de fuerza centrípeta

a = 1,52 m/sg2     esta es la aceleración del astronauta en órbita        

Ahora hallamos la rapidez orbital:

v2 = 1,52 (1,8 x 106) = 2.736.000

 = 1.654,08 m/sg

La rapidez orbital es:  v = 1.654,08 m/sg

Hallamos el período de la órbita:

T = 6.837,47 sg

• Suponga que su cabello crece a una proporción de 1/32 pulgadas por cada día. Encuentre la proporción a la que crece en nanómetros por segundos dado que la distancia entre átomos en una molécula es del orden de 0,1 nm, su respuesta sugiere cuan rápidamente se ensamblan las capas de átomos en esta síntesis de proteínas.

SOLUCIÓN

1 nm = 10-9 m

1 día = 86.400 sg

1 pulgada = 2,54 cm = 0,0254 m

1/32 pulg = 0,03125 pulg = 0,03125 x 0,0254 m = 7, 9375 x 10-4 m

Con una regla de tres simple se resuelve el problema:

Si en 86.400 sg    crece    7,9375 x 10-4 m

    en 1 sg             crece          x

El cabello crece a una proporción de  9,1869 nm/sg

ENERGÍA DE UN SISTEMA

• Un bloque de 2,5 kg de masa se empuja 2,2 m a lo largo de una mesa horizontal sin fricción por una fuerza constante de 16 N dirigida 25° debajo de la horizontal, determine el trabajo invertido sobre el bloque por
• La fuerza aplicada
• La fuerza normal que ejerce la masa
• Fuerza gravitacional
• Determine el trabajo neto invertido en el bloque

Cuando la fuerza está en la misma dirección del desplazamiento el trabajo es:

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