Capítulo 09: Cantidad de movimiento lineal y colisiones

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 69 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 69. Una cadena de longitud L y masa total M se libera desde el reposo con su extremo inferior apenas tocando lo alto de una mesa, como se muestra en la figura P9.69a. Encuentre la fuerza que ejerce la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 68 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 68. Problema de repaso. Existen (podría decirse) tres teorías recíprocas del movimiento: la segunda ley de Newton, que afirma que la fuerza total en una partícula causa su aceleración; el teorema trabajo–energía cinética, que afirma que el trabajo total…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 67 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 67. Una bala de 5.00 g, que se mueve con una rapidez inicial de 400 m/s, se dispara y pasa a través de un bloque de 1.00 kg, como se muestra en la figura P9.67. El bloque, inicialmente en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 66 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 66. Considere como un sistema al Sol con la Tierra en una órbita circular alrededor de aquél. Encuentre la magnitud del cambio en la velocidad del Sol en relación con el centro de masa del sistema durante un periodo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 65. Problema de repaso. Un resorte ligero, con constante de fuerza 3.85 N/m, se comprime 8.00 cm y se mantiene entre un bloque de 0.250 kg a la izquierda y un bloque de 0.500 kg a la derecha. Ambos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 64. Perseguido por lobos feroces, está en un trineo sin caballos, y se desliza sin fricción a través de un lago cubierto de hielo. Usted toma una acción descrita por estas ecuaciones: (270 kg)(7.50 m/s)i = (15.0 kg)(-?1fi) +…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 63. Lazarus Carnot, un general de artillería, condujo el proyecto militar de Napoleón. Carnot usó un péndulo balístico para medir las magnitudes de velocidad de disparo de balas de cañón. En los símbolos definidos en el ejemplo 9.6, comprobó…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 62. Una estudiante realiza un experimento en el péndulo balístico con el uso de un aparato similar al que se muestra en la figura 9.9b. Ella obtiene los siguientes datos promedio: h = 8.68 cm, m1 = 68.8 g y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 61. George de la Selva, con masa m, se balancea en una liana ligera que cuelga de la rama fija de un árbol. Una segunda liana de igual longitud cuelga del mismo punto, y un gorila de mayor masa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 60. Un bombero de 75.0 kg se desliza hacia abajo en un poste mientras una fuerza de fricción constante de 300 N retarda su movimiento. Una plataforma horizontal de 20.0 kg está soportada por un resorte en la parte…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 59. Una esfera de 0.500 kg, que se mueve con una velocidad conocida por (2.00ˆi – 3.00ˆj + 1.00ˆk ) m/s, golpea a otra esfera de 1.50 kg de masa que se mueve con una velocidad inicial de (-1.00ˆi…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 58. Un bloque pequeño de masa m1 = 0.500 kg se libera desde el reposo en lo alto de una cuña sin fricción con forma curva, de masa m2 = 3.00 kg, la cual se apoya sobre una superficie horizontal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 57. Se dispara una bala de masa m hacia un bloque de masa M inicialmente en reposo en el borde de una mesa sin fricción de altura h (figura P9.57). La bala permanece en el bloque y, después de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 56. Un envejecido actor de Hollywood (80.0 kg de masa) fue clonado, pero la réplica genética dista de la perfección. El clon tiene una masa diferente m, su presencia en el escenario es deficiente y usa un lenguaje grosero.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 55. Un astronauta de 80.0 kg da una caminata espacial para trabajar en los motores de su nave, que va a la deriva por el espacio con una velocidad constante. El astronauta, que quiere tener una mejor vista del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 54. Dos deslizadores se ponen en movimiento sobre una pista de aire. Un resorte con constante de fuerza ? se une al extremo posterior del segundo deslizador. El primer deslizador, de masa m1, tiene velocidad v1, y el segundo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 53. Un cohete en el espacio profundo será capaz de impulsar una carga total (carga más armazón del cohete y motor) de 3.00 toneladas métricas a una rapidez de 10 000 m/s. a) Tiene un motor y combustible diseñados…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 52. Ciencia de cohetes. Un cohete tiene masa total Mi = 360 kg, incluidos 330 kg de combustible y oxidante. En el espacio interestelar, parte del reposo en la posición x = 0, enciende su motor en el tiempo t=0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 51. La primera etapa del vehículo espacial Saturno V consumió combustible y oxidante a la proporción de 1.50 X 104 kg/s, con una rapidez de escape de 2.60 X 103 m/s. a) Calcule el empuje producido por este motor.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 50. Los motores de cohete a escala se dimensionan por el empuje, duración de empuje e impulso total, entre otras características. Un motor de cohete a escala tamaño C5 tiene un empuje promedio de 5.26 N, una masa de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 49. Sobre una banda transportadora cae arena desde una tolva fija en una proporción de 5.00 kg/s, como se muestra en la figura P9.49. La banda transportadora está sostenida por rodillos sin fricción. Se mueve con una rapidez constante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 48. Sobre una pista de aire horizontal, un deslizador de masa m lleva un poste con forma de Γ. El poste soporta una pequeña esfera densa, también de masa m, que cuelga justo arriba de lo alto del deslizador…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 47. Una partícula está suspendida de un poste en lo alto de un carro mediante una cuerda ligera de longitud L, como se muestra en la figura P9.47a. El carro y la partícula inicialmente se mueven hacia la derecha…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 46. Una persona de 60.0 kg dobla sus rodillas y luego salta recto hacia arriba. Después de que sus pies dejan el suelo, su movimiento no es afectado por la resistencia del aire y su centro de masa se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 45. Para un proyecto de tecnología, un estudiante construyó un vehículo, de 6.00 kg de masa total, que se mueve por sí solo. Como se muestra en la figura P9.45, corre sobre dos orugas ligeras que pasan alrededor de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 44. Una bola de 0.200 kg de masa tiene una velocidad de 1.50ˆi m/s; una bola de 0.300 kg de masa tiene una velocidad de – 0.400ˆi m/s. Se encuentran en una colisión frontal elástica. a) Halle sus velocidades…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 43. Romeo (77.0 kg) entretiene a Julieta (55.0 kg) al tocar su guitarra desde la parte trasera de su bote en reposo sobre agua calma, a 2.70 m de Julieta, quien está enfrente del bote. Después de la serenata,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 42. El vector de posición de una partícula de 3.50 g que se mueve en el plano xy varía en el tiempo de acuerdo con r1 = (3ˆi + 3ˆj)t + 2ˆjt2 . Al mismo tiempo, el vector de posición…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 41. Una partícula de 2.00 kg tiene una velocidad (2.00ˆi – 3.00ˆj) m/s, y una partícula de 3.00 kg tiene una velocidad (1.00ˆi + 6.00ˆj) m/s. Encuentre a) la velocidad del centro de masa y b) la cantidad de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 40. En los Juegos Olímpicos de verano de 1968, el saltador de altura de la Universidad de Oregon, Dick Fosbury, introdujo una nueva técnica de salto de altura llamada “salto Fosbury”. Así elevó el récord mundial por casi 30…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 38. a) Considere un objeto extendido cuyas diferentes porciones tienen distintas elevaciones. Suponga que la aceleración en caída libre es uniforme sobre el objeto. Pruebe que la energía potencial gravitacional del sistema objeto–Tierra está dada por Ug = MgyCM,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 39. Una barra de 30.0 cm de longitud tiene densidad lineal (masa por longitud) dada por λ = 50.0 g/m + 20.0x g/m2  donde x es la distancia desde un extremo, medida en metros. a) ¿Cuál es la masa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 37. A una pieza uniforme de hoja de acero se le da la forma como se muestra en la figura P9.37. Calcule las coordenadas x y y del centro de masa de la pieza. Solución: SOLUCIÓN 1: Canal WissenSync CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 36. La masa de la Tierra es 5.98 X 1024 kg, y la masa de la Luna es 7.36 X 1022 kg. La distancia de separación, medida entre sus centros, es 3.84 X 108 m. Localice el centro de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 35. Cuatro objetos se sitúan a lo largo del eje y del modo siguiente: un objeto de 2.00 kg se ubica a +3.00 m, un objeto de 3.00 kg está a +2.50 m, un objeto de 2.50 kg está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 34. La masa del disco azul en la figura P9.34 es 20.0% mayor que la masa del disco verde. Antes de chocar, los discos se aproximan mutuamente con cantidades de movimiento de igual magnitud y direcciones opuestas, y el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 33. Un núcleo atómico inestable de 17.0 X 10-27 kg de masa, inicialmente en reposo, se desintegra en tres partículas. Una de las partículas, de 5.00 X 10-27 kg de masa, se mueve en la dirección y con una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 32. Dos partículas con masas m y 3m se mueven una hacia la otra a lo largo del eje x con la misma rapidez inicial ?i. La partícula m viaja hacia la izquierda y la partícula 3m viaja hacia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 31. Un objeto de 3.00 kg de masa, que se mueve con una velocidad inicial de 5.00ˆi m/s, choca y se une a un objeto de 2.00 kg de masa con una velocidad inicial de -3.00ˆj m/s. Encuentre la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 30. Dos discos de juego de tejo, de igual masa, uno anaranjado y el otro amarillo, están involucrados en una colisión oblicua elástica. El disco amarillo inicialmente está en reposo y es golpeado por el disco anaranjado que se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 29. Dos discos de juego de tejo, de igual masa, uno anaranjado y el otro amarillo, están involucrados en una colisión oblicua elástica. El disco amarillo inicialmente está en reposo y es golpeado por el disco anaranjado que se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 28. Dos automóviles de igual masa se aproximan a una intersección. Un vehículo viaja con velocidad de 13.0 m/s hacia el este y el otro viaja al norte con rapidez ?2i . Ningún conductor ve al otro. Los vehículos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 27. Una bola de billar que se mueve a 5.00 m/s golpea una bola fija de la misma masa. Después de la colisión, la primera bola se mueve, a 4.33 m/s, en un ángulo de 30.0° respecto de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 26. En un juego de futbol americano, un corredor de 90.0 kg que corre al este con una rapidez de 5.00 m/s es detenido por un oponente de 95.0 kg que corre al norte con una rapidez de 3.00…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 25. Una porción de arcilla pegajosa de 12.0 g es arrojada horizontalmente a un bloque de madera de 100 g al inicio en reposo sobre una superficie horizontal. La arcilla se pega al bloque. Después del impacto, el bloque…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 24.  a) Tres carros de masas 4.00 kg, 10.0 kg y 3.00 kg, se mueven sobre una pista horizontal sin fricción con magnitudes de velocidad de 5.00 m/s, 3.00 m/s y 4.00 m/s, como se muestra en la figura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 23. Un neutrón en un reactor nuclear hace una colisión frontal elástica con el núcleo de un átomo de carbono inicialmente en reposo. a) ¿Qué fracción de la energía cinética del neutrón se transfiere al núcleo de carbono? b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 22. Una bala de 7.00 g, cuando se dispara desde un arma en un bloque de madera de 1.00 kg sostenido en un tornillo de banco, penetra el bloque a una profundidad de 8.00 cm. Este bloque de madera…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 21. Una niña de 45.0 kg está de pie sobre una tabla que tiene una masa de 150 kg. La tabla, originalmente en reposo, es libre de deslizarse sobre un lago congelado que constituye una superficie de soporte plana…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 9 FÍSICA SERWAY 20. Una pelota de tenis de 57.0 g de masa se sostiene justo arriba de un balón de basquetbol de 590 g de masa. Con sus centros verticalmente alineados, ambos se liberan desde el reposo en el mismo momento,…