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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE FÍSICA Guía de ejercicios No. 5 Nombre: Sección:

No. de cuenta: Catedrático:

Roger Raudales

Fecha: Firma de revisión:

Instrucciones generales: Resuelva los siguientes problemas de forma clara y ordenada en hojas en blanco, dejando constatado todo procedimiento. Encierre las respuestas obtenidas en un recuadro hecho en tinta. 1. Una fuerza constante de 12 N en la dirección x positiva actúa sobre un objeto de kg a medida que este se mueve del origen a un punto (6ˆ x − 8ˆ y ) m. ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza durante el desplazamiento? 2. ¿Cuánto trabajo realiza una persona que levanta un objeto de 2.0 kg desde el fondo de un pozo a una rapidez constante de 2.0 m/s durante 5.0 s? 3. La única fuerza que actúa sobre un cuerpo de 2.0 kg a medida que se mueve a lo largo del eje x está dada por Fx = (12 − 2.0x) N , donde x está en m. La velocidad del cuerpo en x = 2.0 m es (5.5ˆ x) m/s. ¿Cuál es la energía cinética máxima alcanzada por el cuerpo? 4. La única fuerza que actúa sobre un cuerpo de 1.6 kg a medida que se mueve a lo largo del eje x es la que se muestra en la figura 1. Si la velocidad del cuerpo en x = 20 m es de 50 m/s, ¿cuál es su energía cinética en x = 5.0 m?

Figura 1: Problema 4. 5. Un bloque de 4.0 kg baja una distancia de 5.0 m por una pendiente inclinada a 37◦ entre los puntos A y B. Una fuerza horizontal F=10 N se aplica al bloque como se muestra en la figura 2. La energía cinética del bloque en A es 10 J y en B es 20 J. ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza sobre el bloque entre A y B?

Figura 2: Problema 5. 6. Un bloque de 10 kg en una superficie horizontal sin fricción se une a un resorte ligero (constante de fuerza k=0.80 kN/m). El bloque está inicialmente en reposo en su posición de equilibrio cuando una fuerza (magnitud P=80 N) actuando

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paralelamente a la superficie se aplica al bloque, como se muestra en la figura 3. ¿Cuál es la velocidad del bloque cuando está a 13 cm de su posición de equilibrio?

Figura 3: Problema 6. 7. La superficie horizontal sobre la que se desliza el bloque de la figura 4 no tiene fricción. La velocidad del bloque antes de que toque el resorte es 6.0 m/s. ¿Qué tan rápido se mueve el bloque en el instante en que el resorte se ha comprimido 15 cm? (k = 2.0 kN/m)

Figura 4: Problema 7. 8. Un bloque de 2.0 kg situado en un plano inclinado sin fricción está conectado a un resorte ligero (k = 100 N/m), como se muestra en la figura 5. El bloque se libera de reposo cuando el resorte no está estirado. La polea no ejerce fricción y tiene una masa insignificante. ¿Cuál es la velocidad del bloque cuando se ha movido 0.20 m hacia abajo por el plano?

Figura 5: Problema 8. 9. Una sola fuerza conservativa Fx = (6.0x − 12) N (x está en m) actúa sobre una partícula que se mueve a lo largo del eje x. La energía potencial asociada a esta fuerza tiene un valor de + 20 J en x = 0. ¿Cuál es la energía potencial en x = 3.0 m? 10. Se hace un péndulo dejando que un objeto de 2.0 kg oscile en el extremo de una cuerda que tiene una longitud de 1.5 m. El ángulo máximo que la cuerda hace con la vertical a medida que el péndulo oscila es de 30◦ . ¿Cuál es la velocidad del objeto en el punto más bajo de su trayectoria? 11. Una bola de 0.04 kg se lanza desde la parte superior de un edificio de 30 m de altura (punto A) en un ángulo desconocido por encima de la horizontal. Como se muestra en la figura 6, la bola alcanza una altura máxima de 10 m por encima de la parte superior del edificio antes de golpear el suelo en el punto B. Si la resistencia del aire es insignificante, ¿cuál es el valor de la energía cinética de la bola en B menos la energía cinética de la bola en A (KB − KA )?

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Figura 6: Problema 11. 12. Un esquiador con un peso de 0.70 kN pasa por una colina circular que no tiene fricción, como se muestra en la figura 7. Si la velocidad del esquiador en el punto A es de 9.2 m/s, ¿cuál es su velocidad en la parte superior de la colina (punto B)?

Figura 7: Problema 12. 13. Un resorte (k = 600 N/m) se coloca en posición vertical con su extremo inferior apoyado por una superficie horizontal. El extremo superior está comprimido 20 cm, y se coloca un bloque de 4.0 kg en el resorte comprimido. El sistema entonces se libera del reposo. ¿Qué tan arriba del punto de liberación se elevará el bloque? 14. Un vehículo todoterreno de 2000 kg de masa sube una pendiente de 15.0◦ a una velocidad constante de 6.00 m/s. ¿Cuánta potencia debe desarrollar el vehículo para subir la pendiente?

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