Ejercicios de Cinetica

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Ejercicios de Cinética y Soluciones
Ejercicio 1:
Un automóvil de 1,5 toneladas se encuentra inicialmente en reposo. Si una fuerza neta de
3000 N actúa sobre él durante 10 segundos, ¿cuál será su velocidad final?
Solución:
Primero, necesitamos encontrar la aceleración utilizando la segunda ley de Newton: F = m *
a. Entonces, a = F / m.
a = 3000 N / 1500 kg = 2 m/s²
Ahora, podemos usar la ecuación de velocidad final: v = u + a * t.
Donde:
v = velocidad final (que estamos buscando)
u = velocidad inicial (en reposo, por lo tanto, u = 0)
a = aceleración (2 m/s²)
t = tiempo (10 s)
v = 0 + 2 m/s² * 10 s = 20 m/s
Por lo tanto, la velocidad final del automóvil será de 20 m/s.
Ejercicio 2:
Un objeto de 5 kg se deja caer desde lo alto de un edificio de 20 metros de altura. ¿Cuál
será su velocidad justo antes de tocar el suelo?
Solución:
Usaremos la ecuación de energía cinética para encontrar la velocidad.
La energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética durante la caída.
Energía potencial gravitatoria (Ep) = masa (m) * gravedad (g) * altura (h)
Energía cinética (Ec) = (1/2) * masa (m) * velocidad al cuadrado (v²)
La energía potencial gravitatoria al inicio es: Ep = 5 kg * 9.8 m/s² * 20 m = 980 J
Esta energía potencial se convierte en energía cinética al tocar el suelo, por lo que:
Ec = 980 J
Ec = (1/2) * 5 kg * v²
Simplificando la ecuación:
v² = (2 * 980 J) / 5 kg
v² = 392 m²/s²
Tomando la raíz cuadrada de ambos lados:
v ≈ √392 m/s ≈ 19.8 m/s
Por lo tanto, la velocidad justo antes de tocar el suelo será de aproximadamente 19.8 m/s.
Ejercicio 3:
Ejercicios de Cinética y Soluciones
Un objeto de 2 kg se encuentra en una superficie horizontal sin fricción. Una fuerza neta de
10 N se aplica horizontalmente al objeto, lo que lo acelera a 5 m/s². ¿Cuál es la masa del
objeto?
Solución:
Usaremos la segunda ley de Newton: F = m * a. En este caso, la fuerza neta aplicada es de
10 N y la aceleración es de 5 m/s².
Entonces, podemos reorganizar la ecuación para encontrar la masa (m):
m = F / a
m = 10 N / 5 m/s²
m = 2 kg
Por lo tanto, la masa del objeto es de 2 kg.
Ejercicio 4:
Un automóvil de 1,500 kg se mueve a una velocidad constante de 20 m/s. El conductor
aplica los frenos y el automóvil se detiene después de recorrer 50 metros. Calcula la fuerza
de frenado.
Solución:
Para calcular la fuerza de frenado, utilizamos la segunda ley de Newton: F = m * a. Como el
automóvil se detiene, su aceleración es negativa y podemos calcularla usando la ecuación
de la cinemática: v^2 = u^2 + 2 * a * d, donde v es la velocidad final, u es la velocidad inicial,
a es la aceleración y d es la distancia recorrida.
En este caso, la velocidad final es 0 m/s, la velocidad inicial es 20 m/s y la distancia
recorrida es 50 metros. Resolviendo la ecuación de la cinemática para a, obtenemos a =
(v^2 - u^2) / (2 * d) = (0^2 - 20^2) / (2 * 50) = -4 m/s^2.
Ahora podemos calcular la fuerza de frenado: F = m * a = 1,500 kg * (-4 m/s^2) = -6,000 N.
La fuerza de frenado es de -6,000 N, lo que indica que actúa en dirección opuesta al
movimiento.
Ejercicio 5:
Un objeto de 2 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal sin fricción. Se
aplica una fuerza constante de 10 N durante 5 segundos. Calcula la aceleración y la
velocidad final del objeto.
Solución:
Usamos la segunda ley de Newton, F = m * a, para calcular la aceleración. En este caso, la
fuerza aplicada es de 10 N y la masa del objeto es de 2 kg. Entonces, a = F / m = 10 N / 2
kg = 5 m/s^2.
Para calcular la velocidad final, utilizamos la ecuación de la cinemática: v = u + a * t, donde
v es la velocidad final, u es la velocidad inicial (que es 0 en este caso), a es la aceleración y
t es el tiempo transcurrido. Sustituyendo los valores, obtenemos v = 0 + 5 m/s^2 * 5 s = 25
m/s.
Ejercicios de Cinética y Soluciones
La aceleración del objeto es de 5 m/s^2 y la velocidad final es de 25 m/s.