CAPÍTULO 4 - 5 - Ejercicios: Aplicación de las leyes de Newton

Un cable uniforme de peso w cuelga verticalmente hacia abajo, sostenido en su extremo superior por una fuerza hacia arriba de magnitud w. ¿Qué tensión hay en el cable a) en el extremo superior? b) ¿En el extremo inferior? c) ¿Y en medio? Su respuesta a cada inci- so deberá incluir un diagrama de cuerpo libre. (Sugerencia: Para cada pregunta, elija como cuerpo por analizar un punto o una sección del cable). d) Grafique la tensión en la cuerda contra la distancia desde su extremo superior.

Dos cajas, A y B, están unidas a cada extremo de una cuerda vertical ligera, como se muestra en la figura P4.57. A la caja A, se le aplica una fuerza constante hacia arriba F = 80.0 N. Par- tiendo del reposo, la caja B desciende 12.0 m en 4.00 s. La tensión en la cuerda que une las dos cajas es de 36.0 N. a) ¿Cuál es la masa de la caja B? b) ¿Cuál es la masa de la caja A?

Un alambre horizontal sostiene una esfera uniforme sólida de masa m, sobre una rampa que se eleva 35.0° por arriba de la horizontal. La superficie de la rampa está perfectamente lisa, y el alambre se coloca alejándose del centro de la esfera (figura P5.60). a) Elabore el diagrama de cuerpo libre para la esfera. b) ¿Qué tan fuerte la superficie de la rampa empuja a la esfera? ¿Cuál es la tensión en el alambre?

Una caja de 6.00 kg se encuentra en reposo sobre una rampa con una pendiente de 37.0° arriba de la horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre la caja y la rampa es mk = 0.30. ¿Cuál es la fuerza horizontal que se requiere para mover la caja hacia arriba de la rampa con una aceleración constante de 4.20 m/s^2?

En la figura P5.68, m1 =20.0kg y a=53.1°.El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la rampa es mk=0.40. ¿Cuál debe ser la masa m2 del bloque que cuelga si debe descender 12.0 m en los primeros 3.00 s después de que el sistema se libera a partir del reposo?

Un cohete de 25,000 kg despega verticalmente de la su- perficie terrestre con aceleración constante. Durante el movimiento considerado en este problema, suponga que g se mantiene constante (véase el capítulo 13). Dentro del cohete, un instrumento de 15.0 N cuelga de un alambre que resiste una tensión máxima de 45.0 N. a) Determine el tiempo mínimo en que el cohete puede alcanzar la barrera del sonido (330 m/s sin romper el alambre, y el empuje verti
cal máximo de los motores del cohete en tales condiciones. b) ¿A qué altura sobre la superficie terrestre se encuentra el cohete cuando rompe la barrera del sonido?

Una rondana de acero está suspendida dentro de una caja va- cía por una cuerda ligera unida a la tapa de la caja. La caja baja res- balando por una rampa larga que tiene una inclinación de 37° sobre la horizontal. La masa de la caja es de 180 kg. Una persona de 55 kg está sentada dentro de la caja (con una linterna). Mientras la caja resbala por la rampa, la persona ve que la rondana está en reposo con respecto a la caja, cuando la cuerda forma un ángulo de 68° con la tapa de la caja. Determine el coeficiente de fricción cinética entre la rampa y la caja.

El bloque A de la figura P5.91 tiene una masa de 4.00 kg, y 5.95 el bloque B, de 12.0 kg. El coeficiente de fricción cinética entre el bloque B y la superficie horizontal es de 0.25. a) ¿Qué masa tiene el bloque C si B se mueve a la derecha con aceleración de 2.00 m/s? b) ¿Qué tensión hay en cada cuerda cuando el bloque B tiene esta aceleración?

Un estudiante universitario de física paga su colegiatura con lo que gana actuando en un carnaval. Él conduce una motocicleta dentro de una esfera de plástico hueca y transparente. Una vez que adquiere suficiente rapidez, describe un círculo vertical de radio igual a 13.0 m. El estudiante tiene una masa de 70.0 kg, y su motocicleta tiene una masa de 40.0 kg. a) ¿Qué rapidez mínima debe tener en el punto más alto del círculo para que los neumáticos no pierdan contacto con la esfera? b) En el punto más bajo del círculo, su rapidez es el doble de la calculada en el inciso a). ¿Qué magnitud tiene la fuerza normal ejercida por la esfera sobre la motocicleta en ese punto?