Química

 19. Dos fuerzas F1 y F2 actúan sobre un objeto de 5.00 kg. Si toma F1 =20.0 N y F2 = 15.0 N, encuentre las aceleraciones del objeto para las configuraciones de fuerzas mostradas en los incisos (a) y (b) de la figura P5.19.

 18. Una fuerza F aplicada a un objeto de masa m1 produce una aceleración de 3.00 m/s2. La misma fuerza aplicada a un segundo objeto de masa m2 produce una aceleración de 1.00 m/s2. (a) ¿Cuál es el valor de la razón m1/m2? (b) Si m1 y m2 se combinan en un objeto, ¿cuál es su aceleración bajo la acción de la fuerza F?

 17. Un objeto de masa m es liberado en t = 0 desde la azotea de un edificio de altura h. Mientras el objeto va descendiendo, un viento soplando paralelo a la cara del edificio ejerce una fuerza horizontal constante F sobre el objeto. (a) ¿En qué instante t el objeto golpea el suelo? Exprese t en términos de g y h. (b) Encuentre una expresión, en términos de m y F, para la aceleración ax del objeto en la dirección horizontal (tomada como la dirección x positiva). (c) ¿Qué tanto se desplaza horizontalmente el objeto antes de golpear el piso? Responda en términos de m, g, F y h. (d) Encuentre la magnitud de la aceleración del objeto mientras cae, empleando las variables F, m y g.

 16. La fuerza ejercida por el viento sobre las velas de un bote es de 390 N hacia el Norte. El agua ejerce una fuerza de 180 N hacia el Este. Si el bote (incluyendo su tripulación) tiene una masa de 270 kg, ¿cuáles son la magnitud y dirección de su aceleración?

 15. Dos fuerzas, F1 = (-6.00 i ^ - 4.00 j ^) N y F2 = (-3.00 i ^ + 7.00 j ^) N, actúan sobre una partícula de masa 2.00 kg que inicialmente está en reposo en las coordenadas (-2.00 m, 4.00 m). (a) ¿Cuáles son las componentes de la velocidad de la partícula en t = 10.0 s? (b) ¿En qué dirección se mueve la partícula en el instante t = 10.0 s? (c) ¿Qué desplazamiento experimenta la partícula durante los primeros 10.0 s? (d) ¿Cuáles son las coordenadas de la partícula en t = 10.0 s?

 14. Un ladrillo de masa M está sobre una almohadilla de hule de masa m. Juntos se deslizan hacia la derecha con velocidad constante sobre un estacionamiento cubierto de hielo. (a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre del ladrillo e identifique cada fuerza que actúa sobre él. (b) Dibuje un diagrama de cuerpo libre de la almohadilla e identifique cada fuerza que actúa sobre ella. (c) Identifique todos los pares de fuerzas acción-reacción en el sistema ladrillo-almohadilla-planeta.

 13. Una o más fuerzas externas, suficientemente grandes para ser fácilmente medibles, se ejercen sobre cada objeto encerrado en un recuadro con líneas discontinuas, como se muestra en la figura 5.1. Identifique la reacción a cada una de dichas fuerzas.

 12. Además de la fuerza gravitacional, un objeto de 2.80 kg está sometido a otra fuerza constante. El objeto parte del reposo y en 1.20 s experimenta un desplazamiento de (4.20 i ^ - 3.30 j ^) m, donde la dirección de j ^ es la dirección vertical hacia arriba. Determine la otra fuerza. 

 11. Problema de repaso. Un electrón de 9.11 x 10-31 kg de masa tiene una rapidez inicial de 3.00 x 105 m/s. Viaja en línea recta y su rapidez aumenta a 7.00 x 105 m/s en una distancia de 5.00 cm. Si supone que su aceleración es constante, (a) determine la fuerza que se ejerce sobre el electrón y (b) compare esta fuerza con el peso del electrón, que se ignoró.

 10. Problema de repaso. La fuerza gravitacional ejercida sobre una bola de béisbol es -Fg j ^. Un pitcher lanza la pelota con velocidad v i ^ al acelerarla uniformemente en línea horizontal durante un intervalo de tiempo de Δt = t – 0 = t. (a) Partiendo del reposo, ¿qué distancia recorre la bola antes de ser liberada? (b) ¿Qué fuerza ejerce el pitcher sobre la pelota?

 9. Problema de repaso. La fuerza gravitacional ejercida sobre una pelota de béisbol es de 2.21 N hacia abajo. Un pitcher lanza la bola horizontalmente con una velocidad de 18.0 m/s gracias a que la acelera uniformemente en línea recta horizontal durante un intervalo de tiempo de 170 ms. La pelota parte del reposo. (a) ¿Qué distancia recorre la bola antes de ser liberada? (b) ¿Qué magnitud y dirección tiene la fuerza que el pitcher ejerce sobre la pelota?

 8. (a) Un carro con una masa de 850 kg se mueve hacia la derecha con una rapidez constante de 1.44 m/s. ¿Cuál es la fuerza total sobre el carro? (b) ¿Cuál es la fuerza total sobre el carro si éste se mueve hacia la izquierda?

  7. La distinción entre masa y peso se descubrió después que Jean Richer transportara relojes de péndulo de Francia a la Guayana Francesa en 1671. Encontró que sistemáticamente los relojes se movían más lentos ahí que en París. El efecto se invertía cuando los relojes regresaban a Francia. ¿Cuánto peso perdería usted al viajar desde París, donde g = 9.809 5 m/s2, a la Guayana, donde g = 9.7808 m/s2? (Considere cómo la aceleración para caída libre influye en el periodo de un péndulo, sección 15.5.)

 6. La rapidez promedio de una molécula de nitrógeno en el aire es aproximadamente 6.70 x 102 m/s y su masa es 4.68 x 10-26 kg. (a) Si una molécula de nitrógeno tarda 3.00 x 10-13 s en golpear una pared y rebotar con la misma rapidez pero moviéndose en la dirección opuesta, ¿cuál es la aceleración promedio de la molécula durante este intervalo de tiempo? (b) ¿Qué fuerza promedio ejerce la molécula sobre la pared?

 5. Para modelar una nave espacial, el motor de un cohete de juguete se sujeta firmemente a un gran disco que se puede deslizar con fricción despreciable sobre una superficie horizontal, que se toma como el plano xy. El disco de 4.00 kg tiene una velocidad de 3.00 i ^ m/s en un instante. Ocho segundos después, su velocidad es (18.00 i ^ + 10.00 j ^) m/s. Si supone que el motor del cohete ejerce una fuerza horizontal constante, encuentre (a) las componentes de la fuerza y (b) su magnitud.

 4. Cierto ortodoncista utiliza frenos de alambre para alinear la dentadura de un paciente, como se muestra en la figura P5.4. La tensión en el alambre se ajusta para tener 18.0 N. Encuentre la magnitud de la fuerza neta ejercida por el alambre sobre la dentadura.

  3. Un objeto de 3.00 kg se somete a una aceleración dada por a =(2.00 i ^ + 5.00 j ^) m/s2. Encuentre (a) la fuerza resultante que actúa sobre el objeto y (b) la magnitud de la fuerza resultante.

 2. Si un hombre pesa 900 N en la Tierra, ¿cuál sería su peso en Júpiter, en donde la aceleración en caída libre es de 25.9 m/s2?

  1. Una mujer pesa 120 lb. Determine (a) su peso en newtons y (b) su masa en kilogramos.

 23. Un automóvil se mueve hacia adelante lentamente y aumenta su rapidez. Un estudiante afirma que “el automóvil ejerce una fuerza sobre sí mismo” o “el motor del automóvil ejerce una fuerza sobre el automóvil”. (a) Argumente que esta idea no puede ser exacta y que la fricción que ejerce el camino es la fuerza propulsora sobre el automóvil. Haga su evidencia y razonamiento tan persuasivo como sea posible. (b) ¿Es fricción estática o cinética? Sugerencia: considere un camino cubierto con grava ligera. Considere una impresión clara de la huella de la llanta sobre un camino de asfalto, obtenida al recubrir la huella con polvo.

  22. Como se muestra en la figura PC5.22, el estudiante A, una niña de 55 kg, se sienta en una silla con patas metálicas, en reposo, en el suelo del salón de clase. El estudiante B, un niño de 80 kg, se sienta en una silla idéntica. Ambos estudiantes mantienen sus pies alejados del suelo. Una cuerda corre de las manos de la estudiante A alrededor de una polea ligera hacia las manos del profesor que está de pie en el suelo junto a ella. El eje de baja fricción de la polea se une a una segunda cuerda que sostiene el estudiante B. Todas las cuerdas corren paralelas a las patas de las sillas. (a) Si la estudiante A jala sobre su extremo de la cuerda, ¿su silla o la de B se deslizará sobre el suelo? (b) Si en vez de ello el profesor jala sobre su extremo de cuerda, ¿cuál silla se desliza? ¿Por qué ésta? (c) Si el estudiante B jala de su cuerda, ¿cuál silla se desliza? ¿Por qué? (d) Ahora el profesor ata su extremo de cuerda a la silla de la estudiante A. La estudiante A jala el ex...

  21. Identifique los pares acción-reacción en las situaciones siguientes: (a) Un hombre da un paso. (b) Una bola de nieve golpea a una niña en la espalda. (c) Un jugador de béisbol atrapa una bola. (d) Una ráfaga de viento golpea una ventana. 

   20. Equilibrándose con cuidado, tres chicos avanzan en la rama horizontal de un árbol sobre un estanque, donde cada uno planea echarse un clavado. El tercer niño en la fila nota que la rama es apenas suficientemente fuerte como para sostenerlos. Decide saltar recto hacia arriba y aterrizar de nuevo sobre la rama para romperla, lo que hará que los tres caigan juntos en el estanque. Cuando comienza a realizar su plan, ¿en qué momento preciso se rompe la rama? Explique. Sugerencia: imagine que es el tercer niño e imite lo que hace en cámara lenta. Si todavía no está seguro, párese en una báscula de baño y repita la sugerencia.

 19. Dé razones para las respuestas a cada una de las siguientes preguntas: (a) ¿Una fuerza normal puede ser horizontal? (b) ¿Una fuerza normal puede dirigirse verticalmente hacia abajo? (c) Considere una pelota de tenis en contacto con un suelo fijo y con nada más. ¿La fuerza normal puede ser diferente en magnitud de la fuerza gravitacional que se ejerce sobre la pelota? (d) ¿La fuerza que ejerce el suelo sobre la bola puede ser diferente en magnitud de la fuerza que la bola ejerce sobre el suelo?

 18. El alcalde de una ciudad decide reprender a algunos empleados porque no corrigen los obvios pandeos de los cables que sostienen los semáforos de la ciudad. ¿Qué explicación pueden dar los empleados? ¿Cómo piensa usted que el caso se resolverá?

 17. Describa dos ejemplos en los cuales la fuerza de fricción ejercida sobre un objeto esté en la dirección de movimiento del objeto.

 16. En la figura PC5.16, la cuerda B, inextensible, tensa y ligera, une el bloque 1 y el bloque 2 de mayor masa. La cuerda A ejerce una fuerza sobre el bloque 1 para hacerlo acelerar hacia adelante. (a) ¿Cómo se compara la magnitud de la fuerza que ejerce la cuerda A sobre el bloque 1, con la magnitud de la fuerza que ejerce la cuerda B sobre el bloque 2? ¿Es mayor, menor o igual? (b) ¿Cómo se compara la aceleración del bloque 1 con la aceleración (si la hay) del bloque 2? (c) ¿La cuerda B ejerce una fuerza sobre el bloque 1? Si es así, ¿es hacia adelante o hacia atrás? ¿Es mayor, menor o igual en magnitud a la fuerza que ejerce la cuerda B sobre el bloque 2? 

   15. Suponga que usted maneja un auto clásico. ¿Por qué debe evitar pisar fuertemente los frenos cuando quiera detenerse en la menor distancia posible? (Muchos automóviles modernos tienen frenos antibloqueo que evitan este problema.) 

    14. Un atleta sujeta una cuerda ligera que pasa sobre una polea sin fricción unida al techo de un gimnasio. Al otro extremo de la cuerda se amarra un saco de arena precisamente igual en peso al atleta. Tanto el saco como el atleta al inicio están en reposo. El atleta escala la cuerda, a veces acelerando y frenando mientras lo hace. ¿Qué ocurre con el saco de arena? Explique.

  13. Un levantador de pesas está de pie sobre una báscula. Sube y baja una barra con pesas. ¿Qué ocurre con la lectura de la báscula mientras lo hace? ¿Qué pasaría si? ¿Qué sucedería si en efecto él es lo suficientemente fuerte para lanzar la barra hacia arriba? ¿Ahora cómo variaría la lectura en la balanza?

 12. Cuando empuja sobre una caja con una fuerza de 200 N en lugar de una fuerza de 50 N, puede sentir que hace un mayor esfuerzo. Cuando una mesa ejerce una fuerza normal hacia arriba de 200 N en lugar de una de magnitud más pequeña, ¿la mesa realmente hace algo de modo diferente? 

  11. ¿Un objeto puede ejercer una fuerza sobre sí mismo? Argumente su respuesta. 

  10. Veinte personas participan en un concurso de jalar la cuerda. Los dos equipos de diez personas están tan igualmente distribuidos que ningún equipo gana. Después del juego, los participantes notan que un automóvil está atorado en el lodo. Unen la cuerda del juego a la defensa del automóvil y todas las personas jalan la cuerda. El pesado automóvil apenas se mueve un par de decímetros cuando la cuerda se rompe. ¿Por qué se rompe en esta situación, pero no cuando las mismas veinte personas jalaban sobre ella durante el juego?

 9. Una bola de hule se suelta en el suelo. ¿Qué fuerza hace que la bola rebote? 

 8. Un globo esférico de hule inflado con aire se mantiene fijo y su abertura, en el lado oeste, se aprieta firmemente. (a) Describa las fuerzas que ejerce el aire adentro y afuera del globo sobre secciones del hule. (b) Después que el globo se libera, despega hacia el Este y pronto gana mucha rapidez. Explique este movimiento en términos de las fuerzas que ahora actúan sobre el hule. (c) Explique el movimiento de un cohete que despega desde su plataforma de lanzamiento.

 7. Una persona sostiene una bola en su mano. (a) Identifique todas las fuerzas externas que actúan sobre la bola y la fuerza de reacción a cada una vía la tercera ley de Newton. (b) Si la bola se suelta, ¿qué fuerza se ejerce sobre ella mientras cae? Identifique la fuerza de reacción en este caso. (Ignore la resistencia del aire.) 

  6. Una niña lanza una bola hacia arriba. Ella dice que la bola se mueve alejándose de su mano porque la bola siente una “fuerza de lanzamiento” hacia arriba así como la fuerza gravitacional. (a) ¿La “fuerza de lanzamiento” supera la fuerza gravitacional? ¿Cómo se movería la bola si lo hiciera? (b) ¿La “fuerza de lanzamiento” es igual en magnitud a la fuerza gravitacional? Explique. (c) ¿Qué intensidad se puede atribuir con precisión a la “fuerza de lanzamiento”? Explique. (d) ¿Por qué la bola se aleja de la mano de la niña?

  5. Una pasajera sentada en la parte trasera de un autobús afirma que se lesionó cuando el conductor frenó bruscamente, lo que hizo que una maleta saliera volando hacia ella desde la parte delantera del autobús. Si usted fuese el juez en este caso, ¿qué sentencia haría? ¿Por qué?

 3. En la película It Happened One Night (Columbia Pictures, 1934), Clark Gable está de pie adentro de un autobús estacionado enfrente de Claudette Colbert, quien está sentada. De pronto el autobús comienza a moverse hacia adelante y Clark cae en el regazo de Claudette. ¿Por qué ocurrió esto? 

 1. Si usted sostiene una barra metálica horizontal varios centímetros arriba del suelo y la mueve a través del pasto, cada hoja de pasto se dobla en el camino. Si aumenta la rapidez de la barra, cada hoja de pasto se doblará más rápidamente. En tal caso, ¿cómo corta el pasto una podadora rotatoria? ¿Cómo ejerce suficiente fuerza sobre una hoja de pasto para cortarla?

  13. Un objeto de masa m se mueve con aceleración a hacia abajo sobre un plano inclinado rugoso. ¿Cuál de las siguientes fuerzas deberían aparecer en un diagrama de cuerpo libre del objeto? Elija todas las respuestas correctas. (a) La fuerza gravitacional ejercida por el planeta. (b) ma en la dirección del movimiento. (c) La fuerza normal ejercida por el plano inclinado. (d) La fuerza de fricción ejercida por el plano. (e) La fuerza ejercida por el objeto sobre el plano.

 12. Una caja permanece fija después de ser colocada sobre una rampa inclinada a un ángulo con la horizontal. ¿Cuál de los siguientes enunciados es correcto acerca de la magnitud de la fuerza de fricción que actúa sobre la caja? Elija todos los que sean verdaderos. (a) Es mayor que el peso de la caja. (b) Es igual a μsn. (c) Es mayor que la componente de la fuerza gravitacional que actúa hacia abajo de la rampa. (d) Es igual a la componente de la fuerza gravitacional que actúa hacia abajo de la rampa. (e) Es menor que la componente de la fuerza gravitacional que actúa hacia abajo de la rampa.

 11. Si un objeto está en equilibrio, cuál de los siguientes enunciados no es verdadero? (a) La rapidez del objeto permanece constante. (b) La aceleración del objeto es cero. (c) Es cero la fuerza neta que actúa sobre el objeto. (d) El objeto debe estar en reposo. (e) Al menos hay dos fuerzas que actúan sobre el objeto.

  10. Una gran caja de masa m se coloca sobre la plataforma de un camión pero no amarrada a ella. Conforme el camión acelera hacia adelante con aceleración a, la caja permanece en reposo relativo al camión. ¿Qué fuerza hace que la caja se acelere? (a) La fuerza normal. (b) La fuerza gravitacional. (c) La fuerza de fricción. (d) La fuerza ma ejercida por la caja. (e) No se requiere fuerza alguna

  9. Un camión cargado con arena acelera a lo largo de una autopista. La fuerza impulsora sobre el camión permanece constante. ¿Qué ocurre con la aceleración del camión si su remolque tiene una fuga de arena con una rapidez constante a través de un orificio en su fondo? (a) Disminuye con una rapidez constante. (b) Se incrementa a razón constante. (c) Se incrementa y después disminuye. (d) Disminuye y entonces se incrementa. (e) Permanece constante

  8. Un objeto de masa m se desliza con rapidez vi en cierto instante a través de una mesa a nivel, con la que su coeficiente de fricción cinética es m. Luego se mueve a lo largo de una distancia d y llega al reposo. ¿Cuál de las siguientes ecuaciones para la rapidez vi es razonable? (a) vi =  √- 2μmgd (b) vi = √- 2μmgd (c) vi = √- 2μgd (d) vi  √ 2μgd (e) vi = √ 2μd.

  7. Dos objetos están conectados por una cuerda que pasa por una polea sin fricción, como en la figura 5.14a, donde m1 < m2 y a1 y a2 son las magnitudes de las respectivas aceleraciones. ¿Cuál enunciado matemático es cierto respecto de la magnitud de la aceleración a2 de la masa m2? (a) a2 < g. (b) a2 > g. (c) a2 = g. (d) a2 < a1. (e) a2 > a1.