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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE BOLÍVAR
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS
ÁREA DE FÍSICA
CATEDRA FÍSICA 1
GUIA DE CINEMATICA
ELABORADA POR REVISADA POR
PROF. GUSTAVO TUROWIECKI PROF. PEDRO RIOS
CIUDAD BOLÍVAR, noviembre de 2005
Universidad de OrienteNúcleo de Bolívar Segunda EvaluaciónProblemario de Física 1
1) Un tren subterráneo parte de la estación A, va aumentando su rapidez a razón
de 4pie/s2 durante 6 segundos. Luego a razón de 6pie/s2 hasta alcanzar una
rapidez de 48pie/s. El tren mantiene esa rapidez hasta cuando se aproxima a la
estación B y se frena imprimiendo al tren una desaceleración constante
deteniéndolo en 6 segundos. El tiempo total que tarda el tren en ir de A hasta B es
40 segundos.
Trazar las curvas a(t) vs t, v(t) vs t, x(t) vs t y a partir de ellas calcular la distancia
entre las estaciones A y B.
X = 1512pie
2) Un automóvil que parte del reposo acelera a razón constante de 2m/s2 durante
5 segundos, seguidamente viaja a velocidad constante durante 7 segundos, luego
acelera a razón de 1m/s2 durante 10 segundos y después desacelera a razón de
3m/s2, hasta llegar al reposo. ¿Qué distancia recorrió?
X = 311,6m
3) Un automóvil circula por la carretera a 108km/h, en un momento dado el
conductor observa un obstáculo situado en medio de la calzada. Si el obstáculo se
encuentra a 200m de distancia y el conductor tarda 2 segundos en frenar desde
que observa el obstáculo, calcular la desaceleración uniforme que debe tener el
coche para detenerse 5m antes del obstáculo.
a = 3,33m/s2j
4) Una bala viaja a 400m/s y penetra en un bloque de madera donde se detiene
con desaceleración constante a los 16cm. ¿Cuál es la magnitud de la
desaceleración? ¿Cuánto tiempo tarda la bala en detenerse?
|a| = 5x105m/s2 t = 8x10-4s
Prof. Gustavo Turowiecki
Universidad de OrienteNúcleo de Bolívar Segunda EvaluaciónProblemario de Física 1
5) Un automóvil que viaja a 60millas/h puede llevarse hasta el reposo en 4
segundos. Suponiendo que la desaceleración es uniforme ¿Qué distancia
recorrerá el automóvil desde que se aplican los frenos hasta que se detiene?
X = 53,64m
6) Suponga que un corredor es capaz de desarrollar una aceleración constante de
3m/s2 durante toda la pista de 100m.
a) ¿Cuánto tiempo tardará en recorrer los primeros 10m?
b) ¿Cuánto tiempo tardará en recorrer los primeros 50m?
c) ¿Cuánto los 100m?
a) t = 2,58s b) t = 5,77s c) t = 8,16s
7) Un automóvil se mueve a 40millas/h cuando el conductor ve que se enciende la
luz roja del semáforo. Aplica los frenos cuando está a 100pie del semáforo y la
desaceleración del automóvil es de 0,5g, siendo g la magnitud de aceleración de
la gravedad. ¿Que distancia recorrerá antes de detenerse? ¿Se detiene antes de
llegar al semáforo?
X = 32,59m No se detiene antes del semáforo
8) En un vuelo un avión de entrenamiento T-38 a reacción, tiene una magnitud de
aceleración de 3,6m/s2 que dura 5 segundos durante la fase inicial del despegue.
A partir de ese momento se encienden los motores de postquemador para lograr
plena potencia y una magnitud de aceleración de 5,1m/s2. La rapidez necesaria
para el despegue es de 85m/s. calcule la longitud de la pista necesaria y el tiempo
total de despegue.
X = 721,8m t = 18,14s
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Universidad de OrienteNúcleo de Bolívar Segunda EvaluaciónProblemario de Física 1
9) Una pelota se lanza verticalmente hacia arriba desde una torre de 18m de altura
con una rapidez de 12m/s, determinar:
a) La velocidad y altura sobre el suelo a los 2 segundos.
b) La altura máxima alcanzada.
c) Velocidad y tiempo al llegar al suelo.
a) Vf = -7,5m/sj Y = 22,38m b) Ymax = 25,35m c) Vf = -22,29jm/s t = 3,5s
10) Se lanza una piedra verticalmente hacia arriba desde la parte superior de un
edificio con una rapidez inicial V0=20m/s, el edificio tiene una altura de 50m.
Determine:
a) Tiempo necesario para que la piedra alcance la altura máxima
b) Altura máxima.
c) Tiempo que tarda la piedra en llegar al suelo.
d) Componente de la velocidad de la piedra al llegar al suelo.
a) t = 2,04s b) Ymax = 70,39m/s c) t = 5,83s d) Vf = -37,16m/s
11) Un estudiante lanza un juego de llaves verticalmente hacia arriba a su
compañera que se encuentra en una ventana 4m arriba, las llaves son atrapadas
1,5 segundos mas tarde por la mano extendida de la compañera. Determine.
a) A que velocidad fueron lanzadas las llaves
b) Velocidad de las llaves al ser atrapadas
a) Vo = 10,02jm/s b) V = - 4,69jm/s
12) Se lanza desde el piso una pelota verticalmente hacia arriba con una rapidez
inicial V0=15m/s. Calcular:
a) Cuanto tarda la pelota en alcanzar la altura máxima.
b) Altura máxima.
c) Velocidad de la pelota a los 2 segundos de ser lanzada.
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a) t = 1,53s b) Ymax = 11,48m/s c) Vf = -4,62jm/s
13) Se lanza una pelota hacia arriba en línea recta desde el piso con una rapidez
inicial de de 10m/s, Calcular:
a) Cuanto tiempo transcurre entre los dos instantes en los cuales su velocidad
tiene un módulo de 5m/s
b) A que distancia del piso se encuentra la pelota en ese instante
a) t = 1,02s b) Y = 3,83m/s
14) Se lanza una piedra hacia arriba desde el borde de un acantilado que tiene
una altura de 18m. En su camino hacia abajo pasa casi rozando el acantilado y
golpea el piso con una rapidez de 18,8m/s Calcular.
a) A que velocidad fue lanzada la piedra
b) Cual es la altura máxima que alcanza con respecto al suelo
a) Vo = 0,53jm/s b) Ymax = 18,01m
15) Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba con una rapidez inicial de
10m/s, un segundo mas tarde se lanza una piedra verticalmente hacia arriba con
una rapidez inicial de 25m/s. Determine.
a) El tiempo que tarda la piedra en alcanzar la misma altura que la pelota.
b) La velocidad de la piedra y la pelota cuando se encuentran a la misma altura.
c) Tiempo que cada una está en movimiento.
a) t = 1,2s b) Vpelota = - 1,77jm/s Vpiedra = 23,04jm/s c) tpelota = 2,04 tpiedra = 5,1s
16) Se deja caer libremente una pelota desde una ventana que tiene altura de 8m
sobre una banqueta, en el mismo instante una gota de lluvia pasa por la ventana
con una rapidez de 15m/s. ¿Cuánto tiempo pasa entre los dos impactos sobre la
banqueta?
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Universidad de OrienteNúcleo de Bolívar Segunda EvaluaciónProblemario de Física 1
a) ∆t = 0,82s
17) Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba con una rapidez inicial
Vo=20m/s desde el extremo de la azotea de un edificio que tiene 40m de altura.
Determine:
a) altura máxima con respecto a un observador situado a 10m del suelo.
b) Tiempo que tarda la pelota en llegar al suelo y velocidad en ese momento.
c) Tiempo en que la pelota pasa frente al observador y velocidad en ese instante.
a) Ymax = 50,39m b) t = 5,55s Vf = -34,59jm/s c) t = 5,25s Vf = -
31,43jm/s
18) Un hombre lanza verticalmente hacia abajo desde un edificio de 30m de alto
una pelota con una rapidez de 4m/s. Determine el tiempo en que la pelota llega al
piso y su velocidad en ese instante
T = 2,1s Vf = -24,59jm/s
19) Un cañón dispara una bala con una rapidez inicial de 400m/s y un ángulo de
elevación de 30º (considere la magnitud de aceleración de la gravedad igual a
10m/s2). Calcule:
a) La rapidez y posición del proyectil a los 5 s.
b) En que instante el proyectil se encuentra a 1000m de altura
c) Altura máxima alcanzada por el proyectil.
d) Alcance máximo
e) Magnitud de la velocidad en el instante en que cae al suelo.
a) V = 377.49m/s X = 1732,05m Y = 875m b) t1 = 5,86s t2 = 34,14s
c) Ymax = 2000m d) Xmax = 13856,41m e) V = 400m/s.
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20) Un avión de rescate de Alaska deja caer un paquete de raciones de
emergencia a un grupo de exploradores atrapados. Si el avión viaja
horizontalmente a una rapidez de 40 m/s y a una altura de 100m del suelo. ¿A que
distancia horizontal cae el paquete respecto al punto en que se soltó? ¿Que
rapidez tiene ese paquete cuando toca el suelo?
X = 180,7 m V = 59,68m/s
21) Un bombardero que cae en picada a un ángulo de 53º con la vertical deja caer
una bomba a una altura de 730m, la bomba choca contra el suelo 5s después.
Calcular:
a) Rapidez con la que el bombardero suelta la bomba
b) Componentes de la velocidad Vx, Vy de la bomba a chocar contra el suelo
c) Alcance horizontal de la bomba durante el vuelo
d) Distancia horizontal del bombardero al chocar contra el suelo si este no varía su
línea de vuelo.
a) Vo = 201,83m/s b) Vx = 161,19m/s Vy = -170,46m/s c) X = 805,93m
d) D = 968,74m.
22) La boquilla de una manguera descarga agua en A con una velocidad inicial
que forma un ángulo de 60º con la horizontal. Determine las rapideces iniciales
mínima y máxima para que el agua caiga sobre la azotea.
Vo = 37,88p/s Vo = 43,85p/s
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23) Un astronauta que está en un planeta extraño descubre que puede saltar una
distancia máxima horizontal de 30m. Si su rapidez inicial es 9m/s ¿Cuál es la
magnitud de la aceleración de la gravedad en ese planeta?
g = 2.70m/s2
24) Se ha dicho que en su juventud George Washington lanzó un dólar de plata de
una orilla a otra de un río. Suponiendo que el río tenía 75m de ancho.
a) ¿Qué rapidez mínima inicial fue necesaria imprimirle a la moneda para que
cruzara el río?
b) ¿Cuánto tiempo estuvo la moneda en el aire?
a) Vo = 27,1m/s b) t = 3,91s
25) Se dispara un proyectil con una rapidez inicial de 800p/s contra un blanco
situado a 2000p de altura con respecto al cañón y a una distancia horizontal de
12000p. Despreciando la resistencia del aire determinar el valor del ángulo de tiro.
Ѳ1 = 29,47º; Ѳ2 = 70,02º
26) Un inescrupuloso cazador apunta a una ardilla que se encuentra sobre un
árbol. La distancia horizontal entre el cazador y el árbol es de 30m, el cazador
dispara una bala con una rapidez de 40m/s cuando el ángulo de inclinación del
rifle es de 30º respecto a la horizontal.
a) Si la ardilla está a una altura de 17,32m (exactamente en la mira del rifle)
comprobar que la ardilla no será alcanzada por la bala.
b) Comprobar que si la ardilla se deja caer en el instante del disparo, si será
alcanzada por la bala.
27) Una ballena se aleja en línea recta a una rapidez constante de 3m/s de un
barco pesquero en reposo. El cañón del barco se encuentra a una altura de 8m
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por encima del lomo de la ballena. Le disparan horizontalmente un arpón cuando
la distancia entre el barco y la ballena es de 30m. Calcular:
a) La rapidez de salida del arpón para que dé en el blanco.
b) la rapidez del arpón cuando alcanza el lomo de la ballena
a) Vo = 26,43m/s b) V = 29,26m/s
28) Un jugador de fútbol patea una pelota desde el extremo más bajo de una
pendiente de 20º con una rapidez inicial de 10m/s y formando un ángulo de 40º
con la pendiente. Calcular:
a) La posición de la pelota cuando golpea la pendiente.
b) El tiempo que dura el movimiento.
c) La rapidez de la pelota cuando golpea la pendiente.
a) X= 6,98m; Y = 2,52m b) t = 1,40s c) V = 7,11m/s
29) Un cazador utiliza una pequeña piedra sujeta al extremo de una cuerda como
Honda primitiva, se hace girar la cuerda por encima de su cabeza en una
circunferencia horizontal de 1,6m de diámetro y con una rapidez de 3rev/s. ¿Cuál
es la aceleración centrípeta de la cuerda?
ac = - 284,24m/s2Ur
31) Una partícula se mueve en una trayectoria circular de 0,4m de radio con
rapidez constante, si la partícula tarda 0,20s en completar una revolución. Calcule
su rapidez lineal y su magnitud de aceleración
V = 12,57m/s; a = 394,78m/s2
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32) En la figura se representa la aceleración total de la partícula a=15m/s2 y que
se mueve en sentido horario en una circunferencia de radio 2,5m, en ese instante
calcule:
a) Aceleración centrípeta
b) velocidad de la partícula
c) aceleración tangencial
a) ac = 12,99m/s2 b) Vt = 5,70m/s c) at = 7,50m/s2
33) Un tren va más despacio cuando pasa por una curva horizontal retrasándose
desde 90km/h hasta 50km/h durante los 15s que le toma recorrer la curva. El
radio de la curva es de 150m. Calcule la magnitud de la aceleración en el
momento en que la rapidez del tren llega a 50km/h.
a=1,49m/s2
34) Una partícula describe una circunferencia de 5m de radio con rapidez
constante de 2m/s, en un instante dado frena con una magnitud de aceleración
constante de 0,5m/s2 hasta pararse, Calcular:
a) La magnitud de la aceleración de la partícula antes de empezar a frenar.
b) La magnitud de la aceleración 2s después de empezar a frenar.
c) La aceleración angular mientras frena
d) Tiempo que tarda en parar desde que aplica los frenos
e) Número de vueltas que da desde que empieza a frenar hasta que para
a) a = 0,80m/s2 b) a = 0,54m/s2 c) α= - 0,10krad/s2 d) t = 4s
e) 0,13 vueltas
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35) Una partícula se mueve con rapidez constante 0,63m/s en una trayectoria
circular de radio 2m, en sentido horario, la partícula pasa por el punto P en t=0.
Encuentre:
a) La magnitud y dirección del vector posición para t=5s y t=10s
b) La magnitud del vector desplazamiento en el intervalo
c) Aceleración a los 10s
a) a los 5s r = 2i ; |r| = 2m; a los 10s r = -2j; |r| = 2m. b) |Δr| = 2,83m
c) ac = 0,198jm/s2
36) Un pasajero en la orilla externa de un carrusel a 7,5m del pivote central ve que
cuando el carrusel tiene movimiento uniforme su aceleración centrípeta es de
3,3m/s2. ¿Cuánto tarda en completar 1rev?
T=9,47s
37) Una masa se amarra a un poste y se mueve en trayectoria circular de radio
r=0,5m en una mesa de aire sin fricción a una rapidez constante de 6,3m/s,
emplearemos el sistema de coordenadas que se ve en la figura
a) si, cuando t=0s la masa está en Ѳ=0º. ¿Cuáles son las coordenadas x,y de la
masa cuando t=(1/24)s?
b) ¿Cuál es el vector aceleración cuando t=0s?
c) ¿Cál es el vector aceleración de la masa cuando Ѳ=90º?
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Universidad de OrienteNúcleo de Bolívar Segunda EvaluaciónProblemario de Física 1
b) x = 0,43m; y = 0,25m b) ac = -79,38m/s2i c) ac = -79,38m/s2j
38) Una corredora de 200m planos debe correr a lo largo de una curva que forma
un arco de circunferencia. El arco que debe describir tiene 30m de radio.
Suponiendo que corre a rapidez constante y que hace 24,7s en los 200m ¿Cuál es
la aceleración centrípeta del correr por la curva?
ac = 2,19m/s2Ur
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SOLUCIÓN DE ALGUNOS PROBLEMAS
Problema 1)
Prof. Gustavo Turowiecki
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Problema 5)
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Problema 12)
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Problema 16)
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Problema 17)
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Problema 24)
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Problema 31)
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