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• Gabriel Pastrana

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GUIA DE FISICA III PARCIAL 7.3. Un saco de correo de 120 kg cuelga de una cuerda vertical de 3.5 m de longitud. Un trabajador de correos desplaza el saco a una posición lateral a 2.0 m de su posición original, manteniendo la cuerda tensa en todo momento. a) ¿Qué fuerza horizontal se necesita para mantener el saco en la nueva posición? b) Cuando el saco se mueve a esta posición, ¿cuánto trabajo es efectuado i) por la cuerda y ii) por el trabajador?

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GUIA DE FISICA III PARCIAL 7.4 .. BIO Calorías nutricionales. La caloría nutricional, igual a 4186 J, es una medida de la energía que se libera cuando el cuerpo metaboliza el alimento. Cierta marca de una barra de frutas y cereal contiene 140 calorías por barra. a) Si un excursionista de 65 kg come una de estas barras, ¿qué altura debe escalar para “eliminar” las calorías, suponiendo que toda la energía del alimento se utiliza solo en incrementar la energía potencial gravitacional? b) Si, como es normal, solo el 20% de las calorías nutricionales se convierte en energía mecánica, ¿cuál sería la respuesta del inciso a)? (Nota: En este y los demás problemas, suponemos que el 100% de las calorías nutricionales son absorbidas y utilizadas por el cuerpo. En realidad, esto no es verdad. La “eficiencia metabólica” de una persona es el porcentaje de calorías ingeridas que realmente se usan; el resto es eliminado por el cuerpo. La eficiencia metabólica varía considerablemente de una persona a otra).

GUIA DE FISICA III PARCIAL 7.5 . Se lanza una pelota de béisbol desde la azotea de un edificio de 22.0 m de altura con velocidad inicial de magnitud 12.0 m s y dirigida con un ángulo de 53.1° sobre la horizontal. a) ¿Qué rapidez tiene la pelota justo antes de tocar el suelo? Use métodos de energía y desprecie la resistencia del aire. b) ¿Cuál es la respuesta del inciso a) si la velocidad inicial tiene un ángulo de 53.1° por debajo de la horizontal? c) Si se incluye el efecto de la resistencia del aire, ¿en qué inciso, a) o b), se obtiene la mayor rapidez?

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GUIA DE FISICA III PARCIAL 7.6 .. Una caja de masa M parte del reposo en la cima de una rampa sin fricción, inclinada con un ángulo a sobre la horizontal. Calcule su rapidez en la base de la rampa, a una distancia d desde donde inició. Obtenga la respuesta de dos maneras: a) Tome el nivel donde la energía potencial es cero como la base de la rampa con la dirección +y hacia arriba. b) Tome el nivel cero para la energía potencial como la cima de la rampa con la dirección +y hacia arriba. c) ¿Por qué no se tomó en cuenta la fuerza normal en la solución?

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7.7 .. BIO Energía de humanos contra energía de insectos. Por su tamaño, la pulga común es uno de los saltadores mejor dotados del reino animal. Un ejemplar de 2.0 mm de longitud y 0.50 mg puede alcanzar una altura de 20 cm en un salto. a) Ignorando el arrastre del aire, ¿cuál es la velocidad de despegue de esta pulga? b) Calcule la velocidad cinética de la pulga en el despegue y su energía cinética por kilogramo de masa. c) Si un humano de 65 kg y 2.0 m de estatura pudiera saltar una altura comparada con su longitud igual a la que salta la pulga comparada con su longitud, ¿qué altura saltaría el humano y qué rapidez necesitaría en el despegue? d) De hecho, la mayoría de los humanos no pueden saltar más de 60 cm a partir de una posición en cuclillas. ¿Cuál es la energía cinética por kilogramo de masa en el despegue para esta persona de 65 kg? e) ¿Dónde almacena la pulga la energía que le permite realizar este salto repentino?

GUIA DE FISICA III PARCIAL 7.8 .. A una caja vacía se le da un empujón inicial hacia abajo de una rampa con rapidez inicial v0, llegando a la base con rapidez v y energía cinética K. Se colocan unos libros en la caja, de modo que se cuadruplica la masa total. El coeficiente de fricción cinética es constante y la resistencia del aire es insignificante. Con la misma v0 en la parte superior de la rampa, ¿qué rapidez y energía cinética tendría ahora la caja al llegar a la parte inferior? Explique su razonamiento.

GUIA DE FISICA III PARCIAL 7.9 .. PA Una piedra pequeña con masa de 0.20 kg se libera del reposo en el punto A,que se encuentra en el borde de un tazón hemisférico grande de radio R = 0.50 m (figura E7.9). Suponga que la piedra es pequeña en comparación con R, así que puede tratarse como partícula, y suponga que la piedra se desliza en lugar de rodar. El trabajo efectuado por la fricción sobre la piedra al bajar del punto A al punto B en la base del tazón es de 0.22 J. a) Entre los puntos A y B, ¿cuánto trabajo es efectuado sobre la piedra por i. la fuerza normal y ii. la fuerza de gravedad? b) ¿Qué rapidez tiene la piedra al llegar a B? c) De las tres fuerzas que actúan sobre la piedra cuando se desliza hacia abajo del tazón, ¿cuáles (si es que hay) son constantes y cuáles no lo son? Explique su respuesta. d) Justo cuando la piedra llega al punto B, ¿cuál es la fuerza normal sobre ella en el fondo del tazón?

GUIA DE FISICA III PARCIAL 9.10 .. Un ventilador eléctrico se apaga, y su velocidad angular disminuye uniformemente de 500 a 200 rev min en 4.00 s. a) Calcule la aceleración angular en rev s2 y el número de revoluciones que efectuó el motor en el intervalo de 4.00 s. b) ¿Cuántos segundos más tardará el ventilador en detenerse, si la aceleración angular se mantiene constante en el valor calculado en el inciso a)?

GUIA DE FISICA III PARCIAL 9.11 .. Las aspas de una licuadora giran con aceleración angular constante de 1.50 rad s2. a) ¿Cuánto tiempo tarda en alcanzar una velocidad angular de 36.0 rad s, partiendo del reposo? b) ¿Cuántas revoluciones giran las aspas en ese tiempo?

GUIA DE FISICA III PARCIAL 9.12 . a) Deduzca la ecuación (9.12) combinando las ecuaciones (9.7) y (9.11) para eliminar t. b) La velocidad angular de la hélice de un avión aumenta de 12.0 a 16.0 rad s mientras gira 7.00 rad. Calcule su aceleración angular en rad s2.

GUIA DE FISICA III PARCIAL 9.13 .. Una tornamesa gira con aceleración angular constante de 2.25 rad s2. Después de 4.00 s ha girado un ángulo de 60.0 rad. ¿Cuál era su velocidad angular al iniciar el intervalo de 4.00 s?

GUIA DE FISICA III PARCIAL 9.14 . La hoja de una sierra circular de 0.200 m de diámetro parte del reposo y acelera con aceleración angular constante hasta una velocidad angular de 140 rad s en 6.00 s. Calcule la aceleración angular y el ángulo que ha girado la hoja.

GUIA DE FISICA III PARCIAL 9.15 .. El volante de alta velocidad de un motor giraba a 500 rpm cuando se interrumpió la alimentación eléctrica. El volante tiene una masa de 40.0 kg y un diámetro de 75.0 cm. El motor no recibe electricidad durante 30.0 s y, en ese lapso, el volante disminuye su velocidad por la fricción en los cojinetes de su eje, realizando 200 revoluciones completas. a) ¿Con qué rapidez está girando el volante cuando se restablece la alimentación eléctrica? b) ¿Cuánto tiempo después de la interrupción eléctrica se habría detenido el volante, si el suministro no se hubiera restablecido, y cuántas revoluciones habría girado el volante en ese tiempo?

GUIA DE FISICA III PARCIAL 9.16 .. En t = 0, la velocidad angular de una rueda de afilar es de 24.0 rad s, y tiene una aceleración angular constante de 30.0 rad s2, hasta que un interruptor de circuito se abre en t = 2.00 s. A partir de ese momento, la rueda gira 432 rad con aceleración angular constante hasta detenerse. a) ¿Qué ángulo total giró la rueda entre t = 0 y el instante en que se detiene? b) ¿En qué tiempo se detiene? c) ¿Qué aceleración tiene al irse frenando?

GUIA DE FISICA III PARCIAL 9.17 .. Un dispositivo de seguridad detiene la hoja de una podadora eléctrica, que tenía una rapidez angular inicial v1, en 1.00 revolución. Con la misma aceleración constante, ¿cuántas revoluciones efectuaría la hoja hasta detenerse, si la rapidez angular inicial v3 fuera el triple: v3 = 3v1?