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• Walker Cuello Suarez

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FÍSICA MECÁNICA Ejercicios propuestos Aplicaciones: Leyes de Newton Primera ley de Newton 1. Calcule la tensión en cada cuerda de la figura 1 si el peso del objeto suspendido es w = 50 N.

Figura 1

2. Usted está bajando dos cajas, una encima de la otra, por la rampa que se ilustra en la figura 2, tirando de una cuerda paralela a la superficie de la rampa. Ambas cajas se mueven juntas a rapidez constante de 15.0 cm/s. El coeficiente de fricción cinética entre la rampa y la caja inferior es de 0.444, en tanto que el coeficiente de fricción estática entre ambas cajas es de 0.800. a) ¿Qué fuerza deberá ejercer para lograr esto? b) ¿Cuáles son la magnitud y la Figura 2 dirección de la fuerza de fricción sobre la caja superior?

3. Un bloque de aluminio de 2.00 kg y un bloque de cobre de 6.00 kg se conectan mediante una cuerda ligera sobre una polea sin fricción. Se asientan sobre una superficie de acero, como se muestra en la figura 3, donde θ = 30.0°. Cuando se liberan desde el reposo, ¿comenzaran a moverse? Si es así, determine a) su aceleración y b) la tensión en la cuerda. Si no, determine la suma de las magnitudes de las fuerzas de fricción que actúan Figura 3 sobre los bloques. Use 𝜇𝑠 = 0.61 (Aluminio sobre el acero) 𝜇𝑠 = 0.53 (Cobre sobre el acero)

Segunda ley de Newton 4. Un objeto de 5.00 kg colocado sobre una mesa horizontal sin fricción se conecta a una cuerda que pasa sobre una polea y después se une a un objeto colgante de 9.00 kg, como se muestra en la figura 4. Dibuje diagramas de cuerpo libre de ambos objetos. Encuentre la aceleración de los dos objetos y la tensión en la cuerda.

Figura 4

5. Dos bloques conectados por una cuerda que pasa por una polea pequeña sin fricción descansan en planos sin fricción (figura 5). a) ¿Hacia dónde se moverá el sistema cuando los bloques se suelten del reposo? b) ¿Qué aceleración tendrán los bloques? c) ¿Qué tensión hay en la cuerda?

Figura 5

6. Los bloques A, B y C se colocan como en la figura 6 y se conectan con cuerdas de masa despreciable. Tanto A como B pesan 25.0 N cada uno, y el coeficiente de fricción cinética entre cada bloque y la superficie es de 0.35. El bloque C desciende con velocidad constante. a) Dibuje dos diagramas de cuerpo libre que muestren las fuerzas que actúan sobre A y sobre B. Figura 6 b) Calcule la tensión en la cuerda que une los bloques A y B. c) ¿Cuánto pesa el bloque C? d) Si se cortara la cuerda que une A y B, ¿qué aceleración tendría C? 7. Las dos masas que se muestran en la figura 7 están cada una inicialmente a 1.8 m sobre el suelo, y la polea ligera y bien engrasada está fija a 4.8 m sobre el suelo. ¿Qué altura máxima alcanzará el objeto más ligero después de soltar el sistema? [Sugerencia: Determine primero la aceleración de la masa más ligera y luego su velocidad en el momento en que el objeto más pesado toca el suelo. Ésta es la rapidez de “lanzamiento”. Suponga que la masa no toca la polea e ignore la masa de la cuerda]. 8. Un bloque de masa mt = 4.0 kg se coloca en la parte superior de un bloque de masa mb = 5.0 kg (ver figura 8). Para hacer que el bloque superior se deslice por una parte inferior, mientras que el bloque inferior se mantiene fijo, una fuerza horizontal de al menos 12 N debe ser aplicada al bloque superior. El conjunto de bloques ahora se coloca sobre una mesa horizontal, sin fricción (Fig. 8). Encuentra las magnitudes de (a) la fuerza horizontal máxima que puede ser aplicada al bloque inferior de modo que los bloques se moverán juntos y (b) la aceleración resultante de los bloques.

Figura 7

Figura 8