ProblemasSección 7.1 Segunda ley de Newton

7.1 . Una masa de 4 kg está bajo la acción de una fuerza resultante de (a) 4 N, (b) 8 N y (c) 12 N. ¿Cuáles son las aceleraciones resultantes?

Resp. (a) 1 m /s 2, (b) 2 m /s2, (c) 3 m /s27.2. Una fuerza constante de 20 N actúa sobre una masa

de (a) 2 kg, (b) 4 kg y (c) 6 kg. ¿Cuáles son las ace-leraciones resultantes?

7.3. Una fuerza constante de 60 Ib actúa sobre cada uno de tres objetos, produciendo aceleraciones de 4, 8 y 12 ft/s2. ¿Cuáles son las masas?

Resp. 15, 7.5 y 5 slug7.4. ¿Qué fuerza resultante debe actual- sobre un martillo

de 4 kg para impartirle una aceleración de 6 m /s2?7.5. Se ha calculado que una fuerza resultante de 60 N

producirá una aceleración de 10 m /s2 en una carre-ta. ¿Qué fuerza se requiere para producir en ella una aceleración de sólo 2 m /s2? Resp. 12 N

7.6. Un automóvil de 1000 kg avanza hacia el Norte a100 km /h y frena hasta detenerse por completo en50 m. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza requerida? Resp. 7717 N, Sur

Sección 7.2 La relación entre peso y masa7.7. ¿Cuál es el peso de un buzón de correo de 4.8 kg?

¿Cuál es la masa de un depósito de 40 N?Resp. 47.0 N, 4.08 kg

7.8. ¿Cuál es la masa de un niño de 60 Ib? ¿Cuál es el peso de un hombre de 7 slugs?

7.9. Una mujer pesa 800 N en la Tierra. Cuando camina en la Luna, su peso es de sólo 133 N. ¿Cuál es la aceleración debida a la gravedad en la Luna y cuál es la masa de la mujer en ese satélite? ¿Y en la Tierra?

Resp. 1.63 m /s2, 81.6 kg en ambos lugares7.10. ¿Cuál es el peso de un astronauta de 70 kg en la su-

perficie de la Tierra? Compare la fuerza resultante necesaria para impartirle una aceleración de 4 m /s2 en la Tierra y la fuerza resultante que se requiere para impartirle la misma aceleración en el espacio, donde la gravedad es insignificante.

7.11 . Calcule la masa y el peso de un cuerpo si una fuerzaresultante de 16 N basta para impartirle una acelera-ción de 5 m /s2. Resp. 3.20 kg, 31.4 N

7.12. Encuentre la masa y el peso de un cuerpo, sabiendo que una fuerza resultante de 850 N hace que su rapi-dez se incremente de 6 m /s a 15 m /s en un tiempo de 5 s junto a la superficie de la Tierra.

7.13. Calcule la masa y el peso de un cuerpo, consideran-do que con una fuerza resultante de 400 N provoca una disminución de 4 m /s en su velocidad en 3 s.

Resp. 300 kg, 2940 N

Sección 7.3 Aplicación de la segunda ley de New ton a problemas de un solo cuerpo

7.14. ¿Qué fuerza horizontal se requiere para jalar un trineo de 6 kg con una aceleración de 4 m/s2 cuando una fuerza de fricción de 20 N se opone al movimiento?

7.15. Un automóvil de 1200 kg tiene una rapidez de 25 m/s. ¿Qué fuerza resultante se requiere para dete-nerlo a 70 m en un terreno nivelado? ¿Cuál debe ser el coeficiente de fricción cinética?

Resp. -5 3 5 7 N, 0.4567.16. Una masa de 10 kg se eleva por medio de un cable

ligero. ¿Cuál es la tensión en el cable cuando la ace-leración es igual a (a) cero, (b) 6 m /s2 hacia arriba y (c) 6 m /s2 hacia abajo?

7.17. Una masa de 20 kg cuelga en el extremo de una cuerda. Halle la aceleración de la masa si la tensión en el cable es (a) 196 N, (b) 120 N y (c) 260 N.

Resp. 0, -3 .8 m /s2, + 3 .2 m /s27.18. Un ascensor de 800 kg se iza verticalmente con una

cuerda resistente. Calcule la aceleración del ascen-sor cuando la tensión en la cuerda es de (a) 9000 N, (b) 7840 N y (c) 2000 N.

7.19. Se aplica una fuerza horizontal de 100 N para arras-trar un gabinete de 8 kg sobre un piso nivelado. En-cuentre la aceleración del gabinete si ¡ik = 0.2.

Resp. 10.5 m /s27.20. En la figura 7.11, una masa desconocida desciende

deslizándose por el plano inclinado a 30°. ¿Cuál es la aceleración si no existe fricción alguna?

7.21. Suponga que Ju,( = 0.2 en la figura 7.11. ¿Cuál es la aceleración? ¿Por qué no es necesario conocer la masa del bloque? Resp. 3.20 m /s2, baja por el plano

*7.22. Suponga que m = 10 kg y ¡xk = 0.3 en la figura 7.11. ¿Qué fuerza de empuje P dirigida hacia arriba y a lo largo del plano inclinado de la figura 7.11 producirá una aceleración de 4 m /s2 en dirección ascendente por el plano?

*7.23. ¿Qué fuerza P hacia abajo por el plano inclinado de la figura 7.11 se requiere para que la aceleración ha-cia abajo por dicho plano sea de 4 m /s2? Suponga que m = 10 kg y ¡xk = 0.3. Resp. 16.5 N

Capítulo 7 Resumen y repaso 153

Sección 7.4 Aplicaciones de la segunda ley de New ton a problemas con varios cuerpos

7.24. Suponga una fricción cero en el sistema que muestra la figura 7.12. ¿Cuál es la aceleración del sistema? ¿Cuál es la tensión T en la cuerda de unión?

Figura 7.12

7.25. ¿Qué fuerza ejerce el bloque A sobre el bloque B de la figura 7.13? Resp. 11.2 N

6 kg

*7.26. ¿Cuáles son la aceleración del sistema y la tensión en la cuerda de unión para la distribución que presenta la figura 7.14? Las superficies no tienen fricción.

Figura 7.14

*7.27. Si el coeficiente de fricción cinética entre la mesa y el bloque de 4 kg es de 0.2 en la figura 7.14, ¿cuál es la aceleración del sistema? ¿Cuál es la tensión en la cuerda? Resp. 5.10 m /s2, 28.2 N

*7.28. Supongamos que las masas m1 = 2 kg y m2 = 8 kg es-tán unidas por una cuerda que pasa por una polea ligera sin fricción como indica la figura 7.15. ¿Cuáles son la aceleración del sistema y la tensión en la cuerda?

*7.29. El sistema descrito en la figura 7.16 parte del repo-so. ¿Cuál es la aceleración si se supone una fricción de cero?

Resp. 2.69 m /s2 descendiendo por el plano

*7.30. ¿Cuál es la aceleración en la figura 7.16 cuando el bloque de 10 kg desciende por el plano en presencia de fricción? Suponga que fi = 0.2.

*7.31. ¿Cuál es la tensión en la cuerda en el problema 7.30? Resp. 22.2 N

Problemas adicionales7.32. En la figura 7.15 suponga que la masa m2 es el

triple de la masa m y Calcule la aceleración del sistema.

7.33. Un trabajador de 200 Ib está de pie sobre una báscu-la en el ascensor donde la aceleración hacia arriba es 6 ft/s2. El ascensor se detiene y acelera hacia aba-

jo a 6 ft/s2. ¿Cuáles serán las lecturas en los movi-mientos ascendente y descendente?

Resp. 238 I b , 163 Ib7.34. Una carga de 8 kg es acelerada hacia arriba por me-

dio de una cuerda cuya resistencia de rotura es de 200 N. ¿Cuál es la aceleración máxima?

154 Capítulo 7 Resumen y repaso