GUIA 1: Cinemática I

1.- Un auto viaja a una velocidad de 25 m/s en el momento en que su conductor aplica los frenos provocando una desaceleración constante de 3 m/s2. Determine el tiempo requerido para detener el auto y la distancia que éste recorre antes de detenerse.

Sol: t = 8.33 s ; x = 104 m.

2.- Determine el mínimo tiempo requerido por un auto para viajar 1 km a lo largo de un camino recto, si parte del reposo, alcanza su máxima velocidad en algun punto intermedio y finalmente se detiene al final del camino. La aceleración máxima que puede alcanzar el auto es de 2 m/s2 y la desaceleración máxima es de 3 m/s2.

Sol: tmin = 1.29 s.

3.- Se deja caer un saco de arena desde un globo aerostático que asciende verticalmente con una rapidez constante de 6 m/s. Si el saco de arena se deja caer con la misma velocidad ascendente del globo en t = 0 y llega al suelo en 8 segundos, determine la altura del globo en el momento en que el saco llega al suelo y la velocidad que tiene el saco al llegar al suelo.

Sol: h = 313.6 m ; v = -72.4 m/s.

4.- Se lanza una pelota hacia arriba desde la parte superior de un edificio de 30 m de altura, con una velocidad inicial de 5 m/s. En el mismo instante se lanza una pelota hacia arriba, desde el suelo, con una velocidad inicial de 20 m/s. Determine la altura, medida desde el suelo, y el tiempo transcurrido en el momento en que las dos pelotas se cruzan.

Sol: 20.4 m ; 2 s.

5.- Un esquiador viaja con rapidez constante de 6 m/s a lo largo del camino parabólico , que se muestra en la figura. Determine su velocidad y aceleración en el instante en que pasa por el punto A. desprecie el tamaño del esquiador en sus cálculos.

Sol:

6.- Una llave gotea a un ritmo constante de n gotas por segundo. Encuentre la distancia y que separa dos gotas sucesivas, como función del tiempo t que la gota más avanzada ha estado en movimiento. Exprese el resultado en términos de la aceleración de gravedad g y n.

Sol:

7.- La trayectoria de un avión jet en el despegue está determinada por las ecuaciones paramétricas x = 1.25 t2 ; y = 0.03 t3 en que t es el tiempo desde el despeque. Tanto x como como y están dados en metros y t en segundos. Si el avión empieza a nivelarsehorizontalmente después de 40 s, determine en ese instante:

a) La distancia horizontal del avión al punto de despegue en el aeropuerto, b) Su altura, c) Su rapidez, d) La magnitud de su aceleración.

Sol: a) 2 000 m, b) 1920 m, c)175 m/s, d) 7.62 m/s2

8.- La cuerda AB está unida en B a un pequeño bloque de dimensiones despreciables y pasa por una polea C, ubicada a 7.5 m de altura, con su extremo libre A colgando a 1.5 m de altura cuando el bloque se encuentra sobre el piso. Un hombre caminando con velocidad constante v0 = 2 m/s mueve horizontalmente el extremo A de la cuerda, siguiendo una línea recta a la misma altura inicial.

a) Si h = 6.0 m es la distancia vertical entre A y C, encuentre una expresión analítica, en términos de v0 y h, para la velocidad vy del bloque B.

b) Encuentre el tiempo requerido para que el bloque llegue hasta la polea C, suponiendo que las dimensiones de ésta son despreciables.

Sol: a) ; b) t = 5.105 s.

9.- Construya un gráfico aceleración vs tiempo para una partícula que viaja con rapidez constante v = 25 m/s a lo largo de la trayectoria ABCD de la figura, pasando por los puntos A, B, C, y D, en los instantes t = 0, 10, 20 30 s, respectivamente.

10.- Partiendo desde el reposo, una partícula se mueve en un camino circular de radio r, de modo que la distancia recorrida sobre el camino está dada por la expresión s = ct2, donde c es una constante. Encuentre las componentes tangencial y normal de la aceleración de la partícula.

Sol: at = 2c; an = 4c2t2/r.

11.- Calcule la mínima rapidez v0 con la cual un motociclista acróbata debe abandonar el punto B de la rampa de 15º, para caer al otro lado de la poza de agua, en el punto C.

Sol: 8.27 m/s.

12.- Un piloto volando horizontalmente, con rapidez constante 480 km/h y a una altura de 6000 m desea bombardear un blanco que se encuentra sobre la superficie. ¿A qué ángulo bajo la horizontal debe ver el blanco en el instante de soltar la bomba, para apuntarle?

Sol: 52.13º.

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