Este documento presenta 31 problemas de física relacionados con dinámica, trabajo y energía. Los problemas cubren una variedad de temas como fuerzas, aceleración, velocidad, trabajo realizado por fuerzas constantes y variables, principios de conservación de energía y más. El documento proporciona figuras detalladas para cada problema y solicita al lector que calcule cantidades físicas como fuerzas, aceleraciones, velocidades y distancias de desplazamiento.

1. Curso: Física I, Ingeniería electrónica - UPAO
Docente: Manuel Carnero Arroyo Archivo: 05dinamica2009-0
==========================================
Dinámica, Trabajo y energía
1. La fuerza externa total sobre un cuerpo de
20kg es 10i + 20j (N). Cuando t=0, su
vector posición respecto a un marco de
referencia inercial es r =0 y su velocidad
es v = 20i -10j (m/s). Determinar posición
y velocidad cuando t = 2s. Fig.2
2. Suponga que está usted en un elevar y de 6. En la Fig. 3, la fuerza ejercida por el
pie sobre una báscula. Cuando el elevador resorte lineal sobre la masa de 10kg es
está en reposo, la bascula indica su peso F=-ks, donde k es la constante elástica del
W. (a) ¿Cuál es la aceleración del elevador resorte y s es el desplazamiento de la masa,
si la báscula indica 1,01 W? (b) ¿Cuál es medido desde la posición en que el resorte
su aceleración si la báscula indica 0,99 W? no esta estirado. El valor de k es 50N/m.
La masa se libera del reposo en la posición
3. Durante un vuelo de prueba un helicóptero s = 1m. (a) ¿Cuál es la aceleración de la
de 9000kg parte del reposo en t =0; la masa en el instante en que se libera? (b)
aceleración de su centro de masa entre t=0 ¿Cuál es la velocidad de la masa cuando
y t=10s es a = 0,6ti + (1,8 -0,36t)j (m/s2) alcanza la posición s = 0?
¿Cuál es la magnitud de la fuerza externa
total sobre el helicóptero (incluido su peso)
en t=6s ?
4. Los ingenieros que llevan a cabo la prueba
descrita en el problema 3 quieren expresar
la fuerza total sobre el helicóptero en t=6s
en términos de tres fuerzas: el peso W, una
componente T tangente a la trayectoria y Fig.3
una componente L normal a la trayectoria.
¿Cuáles son los valores de W, T y L? 7. Un electrón (masa= 9,11x10-31kg) entra
por O a un tubo de rayos catódicos, con
velocidad v = 2,2x107i (m/s). Mientras está
entre las placas cargadas, el campo
eléctrico generado por ellas lo somete a
una fuerza F = -eEj, donde la carga del
electrón e = 1,6x10-19 C y la intensidad del
campo eléctrico E = 15kN/C. las fuerzas
externas sobre el electrón son
insignificantes si éste no está entre las
placas. ¿En qué parte de la pantalla incide
el electrón?
Fig. 1.
5. Las masas mA= 15kg, mB= 30kg, y los
coeficiente de fricción entre todas las
superficies son µs =0,4 , µk= 0,35. ¿Cuál es
la fuerza máxima F que se puede aplicar
sin que A se deslice respecto a B? ¿Cuál es
la aceleración resultante? Fig. 2.
Fig.4
1

2. Curso: Física I, Ingeniería electrónica - UPAO
Docente: Manuel Carnero Arroyo Archivo: 05dinamica2009-0
==========================================
8. ¿Cuál es la aceleración del collarín A de horizontal que ejerce la barra sobre el
8kg respecto a la barra lisa?. Fig.5 deslizador.
Fig.7
Fig.5
9. En el problema 8 determinar la aceleración 13. Un auto viaja a 30 m/s y está en la cima de
del collarín A respecto a la barra si el una colina. El coeficiente de fricción
coeficiente de fricción cinética entre el cinética entre los neumáticos y el camino
collarín y la barra es µk = 0,1. es µk= 0,8 y el radio de curvatura
instantánea de la trayectoria del auto es de
10. En la Fig. 6, si y = 100mm, dy/dt = 600 200m. Si el conductor aplica los frenos y
mm/s y dy2/dt2 = -200 mm/s2, ¿qué fuerza se traban las ruedas del vehículo, ¿ cuál es
horizontal ejerce la ranura lisa circular la desaceleración resultante en la dirección
sobre el deslizador A de 0,4kg? tangencial a la trayectoria?. Fig.8.
Fig.8
14. Suponga que el auto del problema anterior
está en el fondo de una depresión cuyo
radio de curvatura es de 200 m cuando el
conductor aplica los frenos. ¿Cuál es la
Fig 6 desaceleración resultante del auto en la
dirección tangente a su trayectoria?. Fig.9.
11. El coeficiente de rozamiento estático entre
los neumáticos de un auto y la pista es
µs=0,6. Si la fuerza resultante que actúa
sobre el auto es la fuerza de rozamiento
estático ejercida por la pista, (a) ¿Cuál es la Fig.9
aceleración máxima que puede adquirir el
auto cuando frena? (b) ¿Cuál es la mínima 15. Una rampa de acceso a una supercarretera
distancia a la que se detendrá el auto si es circular con radio R (Fig. 10a), y la
inicialmente llevaba una velocidad de carpeta asfáltica está inclinada un ángulo β
30m/s? respecto a la horizontal (Fig.10 b).
Demuestre que la velocidad constante
12. El deslizador A de 2kg mostrado en la máxima a la que un auto puede viajar en la
Fig.7 parte del reposo y se desliza en el rampa sin perder tracción es
plano horizontal a lo largo de la barra lisa
circular bajo la acción de una fuerza
tangencial Ft= 4t N. En t = 4s, determine  senβ + µ s cos β 
v = gR 
 cos β − µ senβ  
(a) la magnitud de la velocidad del
 s 
deslizador; (b) la magnitud de la fuerza
2

3. Curso: Física I, Ingeniería electrónica - UPAO
Docente: Manuel Carnero Arroyo Archivo: 05dinamica2009-0
==========================================
0, su velocidad es v = v0. ¿Qué trabajo se
efectúa cuando el cuerpo se mueve de s = 0
a s = sf?
18. El sistema mostrado se libera del reposo
con el resorte sin estirar. Si la constante del
resorte es k= 30N/m, ¿qué velocidad
máxima alcanza los pesos?. Fig.12
Fig. 10
16. Una locomotora tira de tres vagones hasta
la cumbre de una montaña. La masa de
cada vagón, incluidos sus pasajeros, es de
10 Mg y las fuerzas de fricción ejercidas Fig.12
por las ruedas de los vagones son
insignificantes. Determine las fuerzas en 19. Las masas de los tres bloques son mA=
los acoplamientos 1, 2 y 3 si (a) la 40kg, mB= 16kg y mC= 12kg. Ignore la
locomotora se mueve a velocidad masa de la barra que mantiene a C en
constante; (b) la locomotora acelera hacia reposo. La fricción es insignificante.
arriba a 1,2 m/s2. Fig.11. Aplicando el principio del trabajo y la
energía a A y B por separado, determine la
magnitud de sus velocidades cuando se
hayan movido 500mm. Fig.13.
Fig.13
Fig.11
20. El collarín de 4kg mostrado se suelta del
17. La componente de la fuerza externa total reposo en la posición 1. Ignore la fricción.
tangente a la trayectoria de un cuerpo de Si la constante del resorte es k= 6kN/m y el
masa m es ∑Ft= -cv, donde v es la resorte no está estirado en la posición 2,
magnitud de la velocidad del cuerpo y c ¿cuál es la velocidad del collarín cuando
es una constante. Cuando la posición es s = éste ha caído a la posición 2?. Fig.14
3

4. Curso: Física I, Ingeniería electrónica - UPAO
Docente: Manuel Carnero Arroyo Archivo: 05dinamica2009-0
==========================================
23. El collarín de 2kg mostrado está
inicialmente en reposo en la posición 1.
Una fuerza constante de 100N se aplica a
la cuerda, ocasionando que el collarín se
deslice hacia arriba sobre la barra lisa
vertical. ¿Cuál es la velocidad del collarín
cuando alcanza la posición 2?. Fig. 17
Fig.14
21. La masa del cohete de la Fig.15 es de
250kg y su empuje constante es de 6kN. La
longitud total de la rampa de lanzamiento
es de 10m. Ignorando la fricción, la fuerza
de arrastre y el cambio de masa del cohete,
determine la magnitud de su velocidad
cuando llega al final de la rampa. Fig. 17
24. En la Fig.18, los coeficientes de fricción
entre la caja de 20kg y la superficie son
µs=0,24 y µk= 0,22. Si la caja parte del
reposo y la fuerza horizontal es F = 200N,
¿cuál es la magnitud de su velocidad
Fig.15 cuando se ha desplazado 2m?
22. El collarín de 10kg mostrado parte del
reposo en la posición 1 y resbala a lo largo
de la barra lisa. El eje y apunta hacia
arriba. La constante de resorte sin estirar es
de 2m. ¿Cuál es la velocidad del collarín
cuando éste alcanza la posición 2?.Fig. 16.
Fig. 18
25. El sistema de la Fig.19 se libera del reposo
en la posición mostrada. Los pesos son
WA= 178N y WB= 1335N. Ignore la
fricción. ¿Cuál es la magnitud de A cuando
se ha elevado 1,5m?
Fig. 16
4

5. Curso: Física I, Ingeniería electrónica - UPAO
Docente: Manuel Carnero Arroyo Archivo: 05dinamica2009-0
==========================================
Fig. 21
29. En el problema anterior, ¿que fuerza
normal ejerce la barra sobre el deslizador
en B en los casos (a) y (b)?
Fig. 19 30. Cuando el collarín de 1kg mostrado está en
la posición 1, la tensión en el resorte es de
26. La energía potencial asociada a una fuerza 50N y la longitud del resorte sin estirar es
F que actúa sobre un cuerpo es Ep= 2x2 –y de 260mm. Si el collarín se jala hacia la
(J). (a) Determine F. (b) Si el cuerpo se posición 2 y se libera del reposo, ¿cuál es
mueve de 1 a 2 a lo largo de las sendas A y su velocidad cuando regresa a 1?. Fig.22.
B, determine el trabajo realizado por F en
cada una. Fig. 20.
Fig.22
31. El collarín A de 12kg está en reposo en la
posición mostrada en t = 0 y se encuentra
Fig.20 sometido a la fuerza tangencial
F = 24 - 12 t2 (N) durante 1,5s. Ignorando
27. Sobre una partícula actúa una fuerza que la fricción, ¿qué altura máxima h alcanza?
está relacionada con la posición de la
partícula por la fórmula Fx = Cx3, en donde
C es una constante. Determinar el trabajo
realizado por está fuerza al actuar sobre la
partícula que se desplaza desde x=1,5m a
x=3m.
28. La barra de la Fig.21 es lisa. Use el
Fig.23
principio de la conservación de la energía
para determinar la velocidad mínima que el
deslizador de 10kg debe tener en A. (a)
para alcanzar C; (b) para alcanzar D.
5