Física clásica

Tercer problemario

1.- Suponga que la tierra es una esfera maciza de densidad constante, con masa de 5.98 x1024 kg y radio de 6370 km. Calcular:

El momento de inercia de la tierra con respecto a la rotacional alrededor de su propio eje.

¿Cuál es la energía cinética de esta rotación?

R= - 9.71 x1037 kgm2 -2.58 x1029 J

2.- ¿Cuál es la magnitud de la cantidad de movimiento angular de una pelota de golf

m=4.59 x 10−2kg, R=2.13x 10−2m que gira a 4250 RPM después de un buen golpe con un driver?

R= - I=8.33 X 10−6 kg m2, L=3.71 x10−3 kgm2

3.- Un disco de esmeril de radio 0.6 m y 90 kg de masa gira a 460 RPM, ¿Qué fuerza de fricción, aplicada en forma tangencial al borde, hará que el disco se detenga en 20 seg?

R= I= 162 kgm2 , Wo=48.2 rads , ¿−241rads2

, F=−65.0 N

4.- Una rueda de 60 m de radio tiene un momento de inercia de 5ug(m¿¿2)¿se aplica una fuerza cte de 60 N tangente al borde de la misma. Suponiendo que parte del reposo. ¿Qué trabajo se realiza en 4 seg y qué potencia desarrolla?

R= -α=7.20 rads2

, θ=57.6 rad ,w=2070 J , P=518wats

5.- Un cable telefónico de 120 m de largo y de 2.2 mm de diámetro se estira debido a una fuerza de 380 N a lo largo del cable. ¿Cuál es el esfuerzo longitudinal? Si la longitud después de ser estirado es de 120.10m ¿Cuál es la deformación longitudinal?. Determine el módulo de Young para el cable.

R= A=3.80 x 10−6m2 , s=100 x 6 Nm2 , D=8.3x 10−4 , y=120,000MPa

6.- ¿Cuál es la carga máxima que se puede colgar de un alambre de acero de 6mm de diámetro y 2m de longitud, sin exceder su límite elástico? Determine el incremento en la longitud bajo el efecto efecto de esta carga?

R= A=2.83 x 10−5m2 , F=7.01x 103N ,m=716ug ,∆ l=2.40 x 103m

7.- Una varilla elástica de 3.5m de longitud y 3.5cm2 de sección se alarga 0.07cm al someterla a una fuerza de tracción de 300NPa. Calcular el esfuerzo, la deformación unitaria y el módulo de Young del material de dicha varilla.

R= s= 200uvcm2 ,D=2 x10−4 , y=1x 106 up

cm2

8.- Para hacer funcionar el elevador de automóviles de una estación de servicio, se utiliza una

presión de 6Ncm2 . ¿Qué peso se podrá levantar si el diámetro del pistón grande mide 200m y el

área del pistón chico es 1cm2?

R= 18,840 N

9.- Los pistones de una presa hidráulica tiene 20cm y 2cm de diámetro. ¿Qué fuerza debe aplicarse al pistón chico para obtener en el pistón grande una fuerza de 5 x104N?

R= F1=500N

10.- ¿Cuál es el peso específico del hierro si un trozo de este metal pesa en el aire 0.363 N y en el agua 0.317N?

R= −ρ=77.2 x 103 Nm3

11.- Una columna de aceite de 60cm de altura cuyo peso específico es de 8.23 x103Nm3

ejerce

una presión igual a la de una columna de otro líquido cuya altura es 28 cm. Calcular el P.E del líquido.

R= ρ=17.63 x 103 Nm3

12.- Una esfera de 1.2m3 de volumen t 20,000 N de peso está suspendida de un dinamómetro y

sumergida en un líquido cuyo P.E es 6.86 x103 Nm3

o cuánto marcará el dinamómetro.

R= 11,768N

13.- Una esfera pequeña de P.E 29.4 x 103 Nm3 se sujeta junto en la superficie de una piscina.

Calcular cuánto tiempo demorará en llegar al fondo que está a 8m.

R= t=1.57 seg

14.- El agua fluye a través de una manguera de hule de 2cmde diámetro a una velocidad de 4 ms .

Calcular:

¿Qué diámetro debe tener el chorro si el agua sale a 20 ms ?

¿Cuál es el gasto en metros cúbicos por minuto?

R= d=0.894 cm a=0.0754 m3

min

15.- Por un tubo venturi como se muestra en la figura fluye agua una velocidad de V 1=4ms si

h=8cm. ¿Cuál será la velocidad de salida de V 2cuando fluye hacia el tubo más grande?

R= v=3.80ms

16.- El agua que fluye a6 ms por un tubo de 6cmpasa a otro tubo de 30cm conectado al primero

¿Cuál es su velocidad en el tubo pequeño?

¿Es mayor el gasto en el tubo más pequeño?

R= 24 ms

17.- ¿Cuál es la velocidad de salida del agua a través de una grieta del recipiente localizada 6 m por debajo de la superficie del agua? Si el área de la grieta es 1.3cm2¿con qué gasto sale el agua del recipiente?

R= 10.8 ms G=1.41 x10−3m3

s

18.- El agua fluye a través del tubo, como se muestra en la figura a razón de 30 libras por segundo. La presión absoluta en el punto A es de 200NPa y en el punto B está a 8 m más arriba que el punto A. La sección inferior del tubo tiene un diámetro de 16cm y la sección superior se estrecha hasta un diámetro de 10cm

Calcule las velocidades de la corriente en los puntos en los puntos A y B

¿Cuál es la presión absoluta en el punto B

R= a. 1.49ms 3.82ms b. 115NPa