RELACIÓN DE PROBLEMAS TEMA 3 FÍSICA 4º ESO

1-       Cuatro fuerzas concurrentes de 5, 10, 15 y 20 N, actúan sobre un mismo cuerpo, según la dirección y el sentido de los cuatro puntos cardinales, N, S, E y W respectivamente. Representa el sistema de fuerzas, y calcula la fuerza resultante.

2-       Determina la resultante de cada uno de los sistemas siguientes:

a)       Un sistema formado por cuatro fuerzas: Una fuerza F₁ de 6N en el sentido negativo del eje de las X, una fuerza F₂ de 5N en el sentido negativo del eje de las Y, una fuerza F₃ de 3N en el sentido positivo del eje de las X y otra fuerza F₄ de 4 N en el sentido positivo del eje de las Y.

b)       Un sistema formado por una fuerza F₁ de 5N en el sentido negativo del eje de las X, una fuerza F₂ de 4N en el sentido negativo del eje de las Y, y otra fuerza F₃ de 6N que forma un ángulo de 45º con los sentidos positivos de los ejes cartesianos.

3-       Calcula la resultante en N y en Kp de dos fuerzas de 20 y 50N respectivamente, en cada uno de los siguientes casos:

a)       Tienen la misma dirección y sentido.

b)       Tienen la misma dirección y sentido contrario.

c)       Tienen direcciones perpendiculares.

4-       Calcula la resultante de dos fuerzas paralelas y del mismo sentido de 20 y 30N, aplicadas a los extremos de una barra de 15 m de longitud. Calcula también el punto de aplicación de la fuerza resultante.

5-       Juan y Pedro transportan una gran piedra de 1500 N de peso colgándola de una barra de 3m de longitud, cuyos extremos apoyan en sus hombros. ¿De qué punto debe colgar la piedra, si se pretende que Juan soporte el doble de peso que Pedro?.

6-       Dos obreros transportan un bulto de 150N de peso, mediante una barra de 3m de longitud, cuyos extremos apoyan en sus hombros. Si uno de ellos sólo puede soportar como máximo 50N, ¿dónde debe colocarse el bulto?.

7-       Sobre una varilla actúan dos fuerzas de 15 y 20N de sentidos opuestos. ¿Cuánto vale la resultante, y en qué punto de la varilla está aplicada, si la distancia entre las líneas de acción de fuerzas es de 20 cm?.

8-       Un esquiador de 65 kg de peso desciende por un plano inclinado. Si la componente normal del peso del esquiador tiene un valor de 200’8N, ¿cuál es el valor de su componente tangencial?.

9-       Un armario de 77 kg de peso, desciende por un plano inclinado. Calcular el valor de las componentes tangencial y normal del peso, si sabemos que el valor de la componente normal del peso es el doble que el de la componente tangencial del peso.

10-   Realiza la descomposición, en sus coordenadas cartesianas, de las siguientes fuerzas:

a)       Una fuerza F de 1000N, que forma un ángulo de 40º con la horizontal.

b)       Una fuerza F de 2000N, que forma un ángulo de 30º con la horizontal.

c)       Una fuerza F de 3050N, que forma un ángulo de 70º con la horizontal.

11-   Calcula las coordenadas cartesianas de las siguientes fuerzas:

a)       Una masa de 20 kg, que desciende por un plano inclinado de 20º.

b)       Una fuerza de 2080N, que desciende por un plano inclinado de 35º.

c)       Una masa de 250kg, que desciende por un plano inclinado de 45º.

d)       Un peso de 8500N, que desciende por un plano inclinado de 13º.

12-   Determina el alargamiento de un muelle de constante de elasticidad 750M/m, cuando se aplica sobre él una fuerza de 690N. ¿Qué fuerza debería aplicarse para que el muelle se alargue 10 cm?.

13-   Un muelle elástico, está en posición vertical colgado por uno de sus extremos. Cuando en el extremo libre aplicamos una fuerza de 80N, la longitud del muelle mide 16 cm, y cuando la fuerza aplicada vale 100 N, mide 18 cm. Calcula la longitud inicial del muelle y el valor de la constante de elasticidad.

14-   Un muelle alcanza la longitud de 35 cm cuando se aplica a su extremo libre una fuerza de 50N; pero si la fuerza aplicada vale 100N, la longitud es de 40 cm. Calcula cuánto mide el muelle cuando no actúa fuerza alguna sobre él y cuál es el valor de la constante de elasticidad.

15-   Un muelle mide 21 cm cuando se aplica a su extremo libre una fuerza de 12N y 26 cm cuando la fuerza aplicada vale 24N. Calcula la longitud del muelle cuando sobre él no actúa ninguna fuerza, y el valor de la constante de elasticidad.

16-   Una furgoneta de 2000 kg arranca con una aceleración de 0’5 m/s². Calcula:

a)       La fuerza que ejerce el motor.

b)       Si mantiene constante la aceleración, ¿qué velocidad tendrá al cabo de 5 segundos?.

c)       ¿Qué espacio habrá recorrido en esos 5 segundos?.

17-   Al aplicar a un cuerpo en reposo una fuerza de 40N, logramos que en 4 segundos alcance una velocidad de 72 km/h.

a)       ¿Cuál es la masa del cuerpo?.

b)       ¿Qué distancia recorrerá en 8 segundos, si mantiene constante la aceleración?.

18-   Un vehículo de 2500 kg se desplaza aplicándole una fuerza de 10000N. Si la fuerza que oponen el viento y el rozamiento con la carretera, valen un total de 900N, calcula:

a)       Aceleración con que se mueve.

b)       Velocidad y espacio recorrido al cabo de 3 segundos, si suponemos que parte del reposo.

19-   Calcular la fuerza centrípeta que ejerce un vehículo hacia dentro, al tomar una curva de 20m de radio, si circula a 120 km/h, y la masa del coche es de 1200 kg.

20-   Una bola de aluminio de 20 gramos de peso, gira suspendida de una cuerda de 30 cm de longitud a 40 rev/min. Calcular la fuerza centrípeta.

21-   Sobre un tren de juguete de 2 kg de masa, que circula por una pista circular de 3m de radio, se ejerce una fuerza centrípeta de 10N. Calcula la velocidad a la que circula el tren.

22-   Una fuerza de 5N se aplica perpendicularmente a una puerta, a una distancia de 60 cm del eje de giro. ¿Cuánto vale el momento de la fuerza?.

23-   Calcula la distancia a la que debemos aplicar una fuerza de 20N, para que al girar una puerta, ésta tenga un momento de 10 Nxm.

24-   Sobre un volante de 30 cm de diámetro actúa un par de fuerzas, siendo la fuerza de 2N. Calcula el momento del par.

25-   Calcular la distancia que separa dos masas iguales y de 1000 toneladas cada una, si sabemos que se atraen con una fuerza de 5N. ¿Con qué fuerza se atraerían estas masas, si la distancia que las separase fuera de 5km?.

26-   Calcular el valor de las masas de dos cuerpos que están separados una distancia de 9m, y se atraen con una fuerza de 3000N, si sabemos que la masa de un cuerpo es 7 veces mayor que la del otro.

27-   Dos cuerpos de 6 y 14 kg de masa, respectivamente, cuelgan de los extremos de una cuerda que pasa por una polea. Despreciando los efectos de la polea, calcula la aceleración que adquiriría el sistema al dejarlo libre. ¿Cuántos metros habrá recorrido el cuerpo de mayor peso, al cabo de 3 segundos de haber dejado el sistema libre?. ¿Cuál será el valor de la tensión?.

28-   Un cuerpo de 5 kg asciende por un plano inclinado con una aceleración de 2 m/s². Determina el valor de la fuerza que le está obligando a subir en los siguientes casos:

a)       Sin rozamiento.

b)       Con un rozamiento, cuyo coeficiente es de 0’3.

c)       Calcula el espacio recorrido al cabo de 5 segundos de iniciado el movimiento en ambos casos, si suponemos que el cuerpo parte del reposo.

DATO: Sabemos que el peso normal del cuerpo es de 42’44N.

       29- ¿Cuántas vueltas alrededor del Sol da Venus, mientras Júpiter da una?

Datos: Tiempo de revolución de Júpiter: 11’86 años terrestres; Tiempo de revolución de Venus:     224’7 días terrestres.

      30- Hallar la fuerza de atracción entre la Tierra y Marte:

                Masa de la Tierra: 6x10²⁴ kg.

                Masa de Marte: 0’11 veces la masa de la Tierra.

                Distancia Tierra – Sol: 1’5x10⁸ km.

                Distancia Marte – Sol: 2’28x10⁸ km.

      31- El periodo de rotación de un planeta es 12 veces mayor que el periodo de rotación de la Tierra  alrededor del Sol. Hallar la distancia del Sol a ese planea si la distancia Tierra – Sol es de 1.495.100.000 km.

      32- El periodo de rotación de un planeta alrededor del Sol es 0’24 veces el de la Tierra. Hallar la distancia al Sol de ese planeta.

     33- ¿En qué punto entre la Luna y la Tierra tendría que situarse un cuerpo para que fuese igualmente atraído por los dos astros? Datos: Masa de la Luna = Masa de la Tierra /81; Radio de la Tierra = 60 Radio de la Luna.

     34- Un satélite describe una órbita circular de 3’7x10⁵ km de radio y periodo de revolución de 27’30 días alrededor de un planeta. Determinar la masa del planeta.

     35- Un satélite describe una órbita circular de 2’2x10⁵ km de radio y periodo de 24 días alrededor de un planeta. Determinar la masa del planeta.

     36- Un satélite de 10 Toneladas se encuentra describiendo una órbita a 400 km por encima de la superficie de la Tierra. Calcular la velocidad del satélite para girar en esa órbita.

Dato: Radio de la Tierra, 6400 km.