Capítulo 02: Movimiento en línea recta

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.98 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.98 Un excursionista despierto ve un peñasco que cae desde un risco lejano y observa que tarda 1.30 s en caer el último tercio de la distancia. Puede despreciarse la resistencia del aire. a) ¿Qué altura tiene el risco…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.97 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.97 Se lanza una pelota hacia arriba desde el borde de una azotea. Una segunda pelota se deja caer desde la azotea 1.00 s después. Desprecie la resistencia del aire. a) Si la altura del edificio es de 20.0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.96 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.96 En el salto vertical, un atleta se agazapa y salta hacia arriba tratando de alcanzar la mayor altura posible. Ni siquiera los campeones mundiales pasan mucho más de 1.00 s en el aire (“tiempo en suspensión”). Trate al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.95 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.95 Tomar el autobús. Una estudiante corre a más no poder para alcanzar su autobús, que está detenido en la parada, con una rapidez de 5.0 m/s. Cuando ella está aún a 40.0 m del autobús, éste se pone…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.94 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.94 Una manzana cae libremente de un árbol, estando originalmente en reposo a una altura H sobre un césped crecido cuyas hojas miden h. Cuando la manzana llega al césped, se frena con razón constante de modo que su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.93 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.93 Dos automóviles, A y B, viajan en línea recta. La distancia de A con respecto al punto de partida está dada, en función del tiempo, por xA(t) = αt + βt2, con α = 2.60 m/s y b…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.92 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.92 Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba desde el suelo con rapidez v0. En el mismo instante, una segunda pelota (en reposo) se deja caer de una altura H directamente encima del punto de lanzamiento de la primera.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.91 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.91 Durante el lanzamiento, a menudo los cohetes desechan partes innecesarias. Cierto cohete parte del reposo en una plataforma de lanzamiento y acelera hacia arriba a 3.30 m/s2 constantes. Cuando está a 235 m por arriba de la plataforma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.90 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.90 Decidido a probar la ley de la gravedad por sí mismo, un estudiante se deja caer desde un rascacielos de 180 m de altura, cronómetro en mano, e inicia una caída libre (velocidad inicial cero). Cinco segundos después,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.89 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.89 Lata que cae. Un pintor está parado en un andamio que sube con rapidez constante. Por descuido, empuja una lata de pintura, la cual cae del andamio cuando está a 15.0 m sobre el suelo. Un observador usa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.88 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.88 Altura de acantilado. Imagine que está escalando una montaña y que repentinamente se encuentra en el borde de un acantilado, envuelto en niebla. Para determinar la altura del acantilado, deja caer un guijarro y 10.0 s después escucha…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.87 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.87 Altura de edificio. El Hombre Araña da un paso al vacío desde la azotea de un edificio y cae libremente desde el reposo una distancia h hasta la acera. En el último 1.0 s de su caída, cubre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.86 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.86 Un helicóptero que lleva al doctor Malvado despega con aceleración constante hacia arriba de 5.0 m/s2. El agente secreto Austin Powers se trepa de un salto al helicóptero justo cuando éste despega. Los dos hombres forcejean durante 10.0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.85 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.85 Malabarismo. Un malabarista actúa en un recinto cuyo techo está 3.0 m arriba del nivel de sus manos. Lanza una pelota hacia arriba de modo que apenas llega al techo. a) ¿Qué velocidad inicial tiene la pelota? b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.84 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.84 Una profesora de física que está efectuando una demostración al aire libre, de repente cae desde el reposo en lo alto de un acantilado y simultáneamente grita “¡Auxilio!” Después de caer 3.0 s, escucha el eco de su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.83 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.83 Cuidado abajo. Sam avienta una bala de 16 lb directamente hacia arriba, imprimiéndole una aceleración constante de 45.0 m/s2 lo largo de 64.0 cm, y soltándola a 2.20 m sobre el suelo. Puede despreciarse la resistencia del aire.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.82 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.82 Un cohete de varias etapas. En la primera etapa de un cohete de dos etapas, éste se dispara desde la plataforma de lanzamiento partiendo del reposo, pero con una aceleración constante de 3.50 m/s2 hacia arriba. A los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.81 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.81 Algunos rifles pueden disparar una bala con una rapidez de 965 m>s justo cuando salen de la boca del cañón (esta rapidez se llama velocidad inicial). Si el cañón tiene 70.0 cm de largo y si la bala…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.80 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.80 Una maceta con flores cae del borde de una ventana y pasa frente a la ventana de abajo. Se puede despreciar la resistencia del aire. La maceta tarda 0.420 s en pasar por esta ventana, cuya altura es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.79 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.79 Los visitantes a un parque de diversiones observan a clavadistas lanzarse de una plataforma de 21.3 m (70 ft) de altura sobre una alberca. Según el presentador, los clavadistas entran al agua con una rapidez de 56 mi/h…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.78 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.78 Una artista hace malabarismos con pelotas mientras realiza otras actividades. En un acto, arroja una pelota verticalmente hacia arriba y, mientras la pelota está en el aire, corre de ida y vuelta hacia una mesa que está a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.77 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.77 En la Tierra un volcán puede expulsar rocas verticalmente hasta una altura máxima H. a) ¿A qué altura (en términos de H) llegarían estas rocas si un volcán en Marte las expulsara con la misma velocidad inicial? La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.76 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.76 Caída de huevo. Imagine que está en la azotea del edificio de física, a 46.0 m del suelo (figura 2.49). Su profesor, que tiene una estatura de 1.80 m, camina junto al edificio a una rapidez constante de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.75 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.75 La aceleración de una partícula está dada por ax(t) = -2.00 m/s2 1 (3.00 m/s3) t. a) Encuentre la velocidad inicial v0x tal que la partícula tenga la misma coordenada x en t = 4.00 s que en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.74 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.74 La velocidad medida de un objeto es vx(t) = α – βt2, donde α = 4.00 m/s y b = 2.00 m/s3. En t = 0, el objeto está en x = 0. a) Calcule la posición y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.73 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.73 Rebasado. El conductor de un automóvil desea rebasar un camión que viaja a una rapidez constante de 20.0 m/s (aproximadamente 45 mi/h). Inicialmente, el auto también viaja a 20.0 m/s y su parachoques delantero está 24.0 m atrás…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.72 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.72 Mientras conduce, quizás usted haya notado que la velocidad de su automóvil no continúa incrementándose aun cuando mantenga su pie presionando el pedal del acelerador. Este comportamiento se debe a la resistencia del aire y a la fricción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.71 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.71 Se suelta una canica desde el borde de un tazón semiesférico cuyo diámetro es de 50.0 cm y rueda de abajo hacia arriba al borde opuesto en 10.0 s. Obtenga a) la rapidez media y la velocidad media…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.70 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.70 Dos pilotos de exhibición conducen frontalmente uno hacia el otro. En t = 0 la distancia entre los automóviles es D, el auto 1 está parado y el 2 se mueve a la izquierda con rapidez v0. El…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.69 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.69 Un automóvil y un camión parten del reposo en el mismo instante, con el auto cierta distancia detrás del camión. El camión tiene aceleración constante de 2.10 m/s2; y el auto, 3.40 m/s2. El auto alcanza al camión…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.68 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.68 Dos automóviles están separados 200 m y avanzan frontalmente uno hacia el otro con una rapidez constante de 10 m/s. En el frente de uno de ellos, un saltamontes lleno de energía salta de atrás hacia delante entre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.67 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.67 Las cucarachas grandes pueden correr a 1.50 m/s en tramos cortos. Suponga que está de paseo, enciende la luz en un hotel y ve una cucaracha alejándose en línea recta a 1.50 m/s. Si inicialmente usted estaba 0.90…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.66 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.66 Choque. El maquinista de un tren de pasajeros que viaja a 25.0 m/s avista un tren de carga cuyo cabuz está 200 m más adelante en la misma vía (figura 2.47). El tren de carga viaja en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.65 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.65 Una pelota parte del reposo y baja rodando una colina con aceleración uniforme, recorriendo 150 m durante los segundos 5.0 s de su movimiento. ¿Qué distancia cubrió durante los primeros 5.0 s? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.64 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.64 Una pelota rígida que viaja en línea recta (el eje x) choca contra una pared sólida y rebota repentinamente durante un breve instante. En la figura 2.46, la gráfica vx-t muestra la velocidad de esta pelota en función…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.63 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.63 Utilice la información del Apéndice F para contestar estas preguntas. a) ¿Qué rapidez tienen las Islas Galápagos, situadas en el ecuador, debido a la rotación de la Tierra sobre su eje? b) ¿Qué rapidez tiene la Tierra debido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.62 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.62 En el aire o en el vacío, la luz viaja con rapidez constante de 3.0 x 108 m/s. Para contestar algunas de las preguntas podría ser necesario consultar los datos astronómicos del Apéndice F. a) Un año luz…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.61 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.61 Una gacela corre en línea recta (el eje x). En la figura 2.45, la gráfica muestra la velocidad de este animal en función del tiempo. Durante los primeros 12.0 s, obtenga a) la distancia total recorrida y b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.60 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.60 Un trineo parte del reposo en la cima de una colina y baja con aceleración constante. En un instante posterior, el trineo está a 14.4 m de la cima; 2.00 s después está a 25.6 m de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.59 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.59 Un velocista de alto rendimiento acelera a su rapidez máxima en 4.0 s y mantiene esa rapidez durante el resto de la carrera de 100 m, llegando a la meta con un tiempo total de 9.1 s. a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.58 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.58 Tráfico en la autopista. Según un artículo de Scientific American (mayo de 1990), las autopistas actuales pueden controlar cerca de 2400 vehículos por carril por hora en flujo vehicular uniforme a 96 km/h (60 mi/h). Si hay más…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.57 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.57 Dan entra en la carretera interestatal I-80 en Seward, Nebraska, y viaja al oeste en línea recta con velocidad media de 88 km/h. Después de 76 km, llega a la salida de Aurora (figura 2.44). Al darse cuenta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.56 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.56 Carrera de relevos. En una carrera de relevos, cada competidora corre 25.0 m con un huevo sostenido en una cuchara, se da vuelta y regresa al punto de partida. Edith corre los primeros 25.0 m en 20.0 s.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.55 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.55 La posición de una partícula entre t = 0 y t = 2.00 s está dada por x(t) 5 (3.00 m/s3) t3 – (10.0 m/s2) t2 + (9.00 m>s) t. a) Dibuje las gráficas x-t, vx-t y ax-t…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.54 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.54 En un paseo de 20 millas en bicicleta, usted recorre las primeras 10 millas con rapidez media de 8 mi/h. ¿Qué rapidez media en las otras 10 mi requerirá para que la rapidez media total en las 20…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.53 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.53 En la figura 2.43 la gráfica describe la aceleración en función del tiempo para una piedra que rueda hacia abajo partiendo del reposo. a) Calcule el cambio en la velocidad de la piedra entre t = 2.5 s…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.52 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.52 Salto volador de la pulga. Una película tomada a alta velocidad (3500 cuadros por segundo) de una pulga saltarina de 210 µg produjo los datos que se usaron para elaborar la gráfica de la figura 2.42. (Véase “The…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.51 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.51 La aceleración de una motocicleta está dada por ax(t) = At – Bt2, con A = 1.50 m/s3 y B = 0.120 m/s4. La motocicleta está en reposo en el origen en t = 0. a) Obtenga su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.50 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.50 La aceleración de un autobús está dada por ax(t) = αt, donde α = 1.2 m/s3. a) Si la velocidad del autobús en el tiempo t = 1.0 s es 5.0 m/s, ¿cuál será en t = 2.0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2.49 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 2.49 Una roca de 15 kg se suelta desde el reposo en la Tierra y llega al suelo 1.75 s después. Cuando se suelta desde la misma altura en Encélado, una luna de Saturno, llega al suelo en 18.6.…