CUESTIONES

TEMA 17

17.6. a) El 22 de enero de 1943, la temperatura en Spearfish, Dakota del Sur, se elevó de 24.0 °F a 45.0 °F en sólo dos minutos. ¿Cuál fue el cambio de la temperatura en grados Celsius? b) La temperatura en Browning, Montana, fue de 44.0 °F el 23 de enero de 1916. El día siguiente la temperatura se desplomó a 256 °C. ¿Cuál fue el cambio de temperatura en grados Celsius?

17.15. Termómetro de gas de volumen constante. Usando un termómetro de gas, un experimentador determinó que la presión en el punto triple del agua (0.01 °C) era 4.80 3 104 Pa; y en el punto deebullición normal del agua (100 °C), 6.50 3 104 Pa. a) Suponiendo que la presión varía linealmente con la temperatura, use estos datos para calcular la temperatura Celsius en la que la presión del gas sería cero (es decir, obtenga la temperatura Celsius del cero absoluto). b) ¿El gas de este termómetro obedece con precisión la ecuación (17.4)? Si así fuera y la presión a 100 °C fuera 6.50 3 104 Pa, ¿qué presión habría medido el experimentador a 0.01 °C? (Como veremos en la sección 18.1, la ecuación (17.4) sólo es exacta para gases a muy baja densidad.)

17.17. El puente Humber de Inglaterra tiene el claro individual más largo del mundo (1410 m). Calcule el cambio de longitud de la cubierta de acero del claro, si la temperatura aumenta de 25.0 °C a 18.0 °C.

17.27. Un operario hace un agujero de 1.35 cm de diámetro en una placa de acero a una temperatura de 25.0 °C. ¿Qué área transversal tendrá el agujero a) a 25.0 °C; y b) si la placa se calienta a 175 °C? Suponga que el coeficiente de expansión lineal es constante dentro de este intervalo.

TEMA 14

Tema 8-Cantidad de Movimiento Lineal

 8.25. Dos patinadores, Daniel (65.0 kg) y Rebeca (45.0 kg) están prac- ticando. Daniel se detiene para atar su agujeta y es golpeado por Rebe- ca, quien se desplazaba a 13.0 m>s antes de chocar con él. Después del choque, Rebeca se mueve a 8.00 m>s con un ángulo de 53.1° respecto a su dirección original. La superficie de patinaje es horizontal y no tie- ne fricción. a) Calcule la magnitud y dirección de la velocidad de Da- niel después del choque. b) ¿Cuál es el cambio en la energía cinética total de los dos patinadores como resultado del choque?

8.67. Un convertible azul de 1500 kg viaja al sur, y una vagoneta roja de 2000 kg viaja al oeste. Si el momento lineal total del sistema for- mado por los dos vehículos es de 800 kg ? m>s dirigida 60.0° al oeste del sur, ¿qué rapidez tiene cada vehículo?

8.83. Una bala de 4.00 g viaja horizontalmente con velocidad de 400 m>s y choca con un bloque de madera de 0.800 kg que estaba en reposo en una superficie plana. La bala atraviesa el bloque y sale con su rapidez reducida a 120 m>s. El bloque se desliza una distancia de 45.0 m sobre la superficie con respecto a su posición inicial. a) ¿Qué coeficiente de fricción cinética hay entre el bloque y la superficie? b) ¿En cuánto se reduce la energía cinética de la bala? c) ¿Qué energía cinética tiene el bloque en el instante en que la bala sale de él?

EJERCICIOS

7.64. Una roca está atada a un cordón cuyo otro extremo está fijo. Se imparte a la roca una velocidad tangencial inicial que la hace girar en un círculo vertical. Demuestre que la tensión en el cordón en el punto más bajo es mayor que la tensión en el punto más alto por un factor de 6 veces el peso de la roca.

7.12. Tarzán y Jane. Tarzán, en un árbol, ve a Jane en otro árbol. Él toma el extremo de una liana de 20 m que forma un ángulo de 45° con la vertical, se deja caer de su rama y describe un arco hacia abajo para llegar a los brazos de Jane. En este punto, su liana forma un ángulo de 30° con la vertical. Calcule la rapidez de Tarzán justo antes de llegar a donde está Jane para determinar si la abrazará tiernamente o la ti- rará de la rama. Puede hacer caso omiso de la resistencia del aire y la masa de la liana. 

TEMA 6

6.3. Un obrero empuja horizontalmente una caja de 30.0 kg una dis- tancia de 4.5 m en un piso plano, con velocidad constante. El coefi- ciente de fricción cinética entre el piso y la caja es de 0.25. a) ¿Qué magnitud de fuerza debe aplicar el obrero? b) ¿Cuánto trabajo efectúa dicha fuerza sobre la caja? c) ¿Cuánto trabajo efectúa la fricción so- bre la caja? d) ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza normal sobre la caja? ¿Yla gravedad? e) ¿Qué trabajo total se efectúa sobre la caja?

6.17. Imagine que pertenece a la Cuadrilla de Rescate Alpino y debe proyectar hacia arriba una caja de suministros por una pendiente de ángulo constante a, de modo que llegue a un esquiador varado que está una distancia vertical h sobre la base de la pendiente. La pen- diente es resbalosa, pero hay cierta fricción presente, con coeficiente de fricción cinética mk. Use el teorema trabajo-energía para calcular la rapidez mínima que debe impartir a la caja en la base de la pendien- te para que llegue al esquiador. Exprese su respuesta en términos de g, h, mk y a.

6.49. Trabajarcomo caballo. Imagine que usted trabaja levantando cajas de 30 kg una distancia vertical de 0.90 m del suelo a un camión. a) ¿Cuántas cajas tendría que cargar en el camión en 1 min, para que su gasto medio de potencia invertido en levantar las cajas fuera de 0.50 hp? b) ¿Ypara que fuera de 100 W?

TEMA 7

7.6. Una caja de masa M parte del reposo en la cima de una rampa sin fricción inclinada con un ángulo a sobre la horizontal. Calcule su rapi- dez en la base de la rampa, una distancia d desde donde inició. Obten- ga la respuesta de dos maneras: a) Tome el nivel donde la energía potencial es cero como la base de la rampa con la dirección 1y hacia arriba. b) Tome el nivel cero para la energía potencial como la cima de la rampa con la dirección 1y hacia arriba. c) ¿Por qué no se tomó en cuenta la fuerza normal en la solución?  (INSEGURA)                                                                      

                         

7.56. Un cohete de 1500 kg se lanza con una rapidez inicial ascenden- te de 50.0 m>s. Para ayudar a los motores, los ingenieros lo lanzarán desde el reposo sobre una rampa que se eleva 53° por arriba de la hori- zontal (figura 7.37). En la base, la rampa da vuelta hacia arriba y lanza el cohete verticalmente. Los motores proporcionan un empuje hacia delante constante de 2000 N, y la fricción con la superficie de la rampa es una constante de 500 N. ¿Qué tan lejos de la base de la rampa debe- ría empezar el cohete, medido a lo largo de la superficie de la rampa?

EJERCICIO

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