Capítulo 13: Cinética de una partícula: fuerza y aceleración

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.87 DINÁMICA HIBBELER 13.87 Una partícula de 2 kg viaja a lo largo de una trayectoria horizontal definida por y z = (5 – 2t2)m, donde t está en segundos. Determine las componentes r, θ, z que la trayectoria ejerce en la partícula…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.86 DINÁMICA HIBBELER 13.86 Una partícula de 2 kg viaja a lo largo de una trayectoria horizontal definida por donde t está en segundos. Determine las componentes radial y transversal de la fuerza ejercida en la partícula cuando t = 2 s. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.85 DINÁMICA HIBBELER 13.85 Determine la magnitud de la fuerza resultante que actúa en una partícula de 5 kg en el instante t = 2 s, si ésta se mueve a lo largo de una trayectoria horizontal definida por las ecuaciones r =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.84 DINÁMICA HIBBELER 13.84 La trayectoria del movimiento de una partícula de 5 lb en el plano horizontal se describe en función de coordenadas polares como r = (2t + 1) pies θ = (0.5t2 – t) rad, donde t está en segundos.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.83 DINÁMICA HIBBELER 13.83 El anillo de 5 lb se desliza sobre la barra lisa de modo que cuando está en A su rapidez es de 10 pies/s. Si el resorte al cual está conectado tiene una longitud no alargada de 3 pies…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.82 DINÁMICA HIBBELER 13.82 Determine la rapidez máxima que el automóvil de 1.5 Mg puede alcanzar y seguir en contacto con la carretera cuando pase por el punto A. Si el automóvil mantiene esta rapidez, ¿Cuál es la reacción normal de la carretera…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.81 DINÁMICA HIBBELER 13.81 El automóvil de 1.8 Mg viaja cuesta arriba a una rapidez constante de 80 km/h. Determine la reacción normal de la carretera en el automóvil cuando llega al punto A. Ignore su tamaño. Solución: Solución 1: Canal   CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.80 DINÁMICA HIBBELER 13.80 La motocicleta de 800 kg viaja a una rapidez constante de 80 km/h cuesta arriba. Determine la fuerza normal que la superficie ejerce en sus ruedas cuando llega al punto A. Ignore su tamaño. Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.79 DINÁMICA HIBBELER 13.79 Determine la rapidez mínima que se debe imprimir a la caja de 5 lb en A para que permanezca en contacto con la trayectoria circular. Además, determine la rapidez de la caja cuando llegue al punto B. Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.78 DINÁMICA HIBBELER 13.78 Se lanza la caja de 5 lb con una rapidez de 20 pies/s desde A hacia arriba de la pista circular vertical lisa. Determine el ángulo cuando la caja deja la pista. Solución: Solución 1: Canal   CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.77 DINÁMICA HIBBELER 13.77 La esquiadora parte del punto de reposo en A(10 m, 0) desciende la pendiente lisa, la cual puede ser representada de forma aproximada por una parábola. Si su masa es de 52 kg, determine la fuerza normal que el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.76 DINÁMICA HIBBELER 13.76 Un tobogán y su conductor de 90 kg de masa total se deslizan cuesta abajo a lo largo de una pendiente (lisa) definida por la ecuación y = 0.08×2. En el instante x = 10 m, la rapidez del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.75 DINÁMICA HIBBELER 13.75 Demuestre que si se suelta el bloque del punto de reposo en el punto B de una trayectoria lisa de forma arbitraria, la rapidez que alcanza cuando llega al punto A es igual a la rapidez que alcanza cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.74 DINÁMICA HIBBELER 13.74 El bloque de 6 kg sólo puede moverse a lo largo de la trayectoria parabólica lisa. El resorte conectado limita el movimiento y, debido a la guía de rodillo, siempre permanece horizontal cuando el bloque desciende. Si la rigidez…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.73 DINÁMICA HIBBELER 13.73 Un automóvil de 0.8 Mg viaja sobre la colina que tiene la forma de una parábola. Cuando el automóvil está en el punto A, viaja a una rapidez de 9 m/s y la incrementa a 3 m/s2. Determine tanto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.72 DINÁMICA HIBBELER 13.72 Un automóvil de 0.8 Mg viaja sobre la colina que tiene la forma de una parábola. Si el conductor mantiene una rapidez constante de 9 m/s, determine tanto la fuerza normal resultante como la fuerza de fricción resultante que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.71 DINÁMICA HIBBELER 13.71 Un avión de 5 Mg vuela a una rapidez constante de 350 km/h a lo largo de una trayectoria circular horizontal. Si el ángulo de alabeo θ = 15°, determine la fuerza de elevación L que actúa en el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.70 DINÁMICA HIBBELER 13.70 Un avión de 5 Mg vuela a una rapidez constante de 350 km/h a lo largo de una trayectoria circular horizontal de radio r = 3000 m. Determine la fuerza de elevación L que actúa en el avión y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.69 DINÁMICA HIBBELER 13.69 Determine la rapidez máxima a que el automóvil con masa m puede pasar por el punto superior A de la carretera curva vertical y seguir en contacto con la carretera. Si el automóvil mantiene esta rapidez, ¿cuál es la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.68 DINÁMICA HIBBELER 13.68 En el instante mostrado, el automóvil de 3000 lb viaja a una rapidez de 75 pies/s, la cual se incrementa a razón de 6 pies/s2 . Determine la magnitud de la fuerza de fricción resultante que la carretera ejerce…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.67 DINÁMICA HIBBELER 13.67 Si el coeficiente de fricción estática entre las llantas y la superficie de la carretera es µs = 0.25, determine la rapidez máxima del automóvil de 1.5 Mg sin que se deslice cuando tome la curva. Ignore el tamaño…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.66 DINÁMICA HIBBELER 13.66 Determine el coeficiente de fricción estática mínimo entre las llantas y la superficie de la carretera, de modo que el automóvil de 1.5 Mg no se deslice cuando tome la curva a 80 km/h. Ignore el tamaño del carro.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.65 DINÁMICA HIBBELER 13.65 El bloque liso B de 0.2 kg de masa, está unido al vértice A del cono circular recto por medio de una cuerda. Si la rapidez del bloque es de 0.5 m/s alrededor del cono, determine la tensión en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.64 DINÁMICA HIBBELER 13.64 La masa de la bola es m y está unida a la cuerda de longitud l. El extremo superior de la cuerda está atado a un eslabón giratorio y a la bola se le imprime una velocidad v0. Demuestre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.63 DINÁMICA HIBBELER 13.63 El vehículo está diseñado para combinar la sensación de una motocicleta con la comodidad y seguridad de un automóvil. Si el vehículo viaja a una rapidez constante de 80 km> h por una carretera curva circular de 100 m…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.62 DINÁMICA HIBBELER 13.62 La bola tiene una masa de 30 kg y una rapidez v = 4 m/s en el instante en que está en su punto más bajo, θ = 0°. Determine la tensión en la cuerda y el ritmo al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.61 DINÁMICA HIBBELER 13.61 Si la bola tiene una masa de 30 kg y una rapidez v = 4 m/s en el instante en que está en su punto más bajo, θ = 0°, determine la tensión en la cuerda en este instante.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.60 DINÁMICA HIBBELER 13.60 Un resorte, con longitud no alargada de 2 pies, tiene un extremo unido a la bola de 10 lb. Determine el ángulo del resorte si la bola tiene una rapidez de 6 pies/s tangente a la trayectoria circular horizontal.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.59 DINÁMICA HIBBELER 13.59 Un acróbata pesa 150 lb y está sentado en una silla encaramada en el extremo superior de un poste, como se muestra. Si mediante una transmisión mecánica el poste gira hacia abajo a una razón constante desde θ =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.58 DINÁMICA HIBBELER 13.58 Determine el tiempo para que el satélite complete su órbita alrededor de la Tierra. El radio r de la órbita es la distancia del satélite al centro de la Tierra. Las masas del satélite y la Tierra son ms…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.57 DINÁMICA HIBBELER 13.57 Determine la tensión en el cable CD exactamente después de que AB se corta. La masa de la plomada es m. Solución: Solución 1: Canal   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO ESTÁTICA HIBBELER 12 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.56 DINÁMICA HIBBELER 13.56 Un hombre de 75 kg de masa se sienta en la silla conectada por medio de un pasador al brazo BC. Si el hombre siempre está sentado en posición recta, determine las reacciones horizontal y vertical de la silla…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.55 DINÁMICA HIBBELER 13.55 El dispositivo mostrado se utiliza para recrear la experiencia de ingravidez en un pasajero cuando llega al punto A, θ = 90°, a lo largo de la trayectoria. Si la masa del pasajero es de 75 kg, determine la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.54 DINÁMICA HIBBELER 13.54 Con los datos del problema 13-53, determine la rapidez mínima a que el automóvil puede circular alrededor de la pista sin que se deslice cuesta abajo. Solución: Solución 1: Canal   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.53 DINÁMICA HIBBELER 13.53 La masa del auto deportivo es de 1700 kg y viaja horizontalmente a lo largo de una pista inclinada 20° la cual es circular y tiene un radio de curvatura ρ= 100 m. Si el coeficiente de fricción estática…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.52 DINÁMICA HIBBELER 13.52 Determine la masa del Sol, si sabe que su distancia a la Tierra es de 149.6 (106 ) km. Sugerencia: use la ecuación 13-1 para representar la fuerza de gravedad que actúa en la Tierra. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.51 DINÁMICA HIBBELER 13.51 En el instante mostrado, el radio de curvatura de la trayectoria vertical del proyectil de 50 kg es ρ = 200 m. Determine la rapidez del proyectil en este instante. Solución: Solución 1: Canal   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.50 DINÁMICA HIBBELER 13.50 En el instante mostrado, el proyectil de 50 kg viaja en el plano vertical a una rapidez de v = 40m/s. Determine el componente tangencial de su aceleración y el radio de curvatura  ρ de su trayectoria en este…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.49 DINÁMICA HIBBELER 13.49 El bloque B de 2 kg y el cilindro A de 15 kg están conectados a una cuerda que pasa por un agujero en el centro de una mesa lisa. Si el bloque se desplaza a lo largo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.48 DINÁMICA HIBBELER 13.48 El bloque B de 2 kg y el cilindro A de 15 kg están conectados a una cuerda que pasa por un agujero en el centro de una mesa lisa. Si al bloque se le imprime una rapidez de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.47 DINÁMICA HIBBELER 13.47 El peso de una partícula varía con la altitud de modo que W = m(gr0 2)/r2 , donde r0 es el radio de la Tierra y r es la distancia de la partícula al centro de la Tierra. Si la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.46 DINÁMICA HIBBELER 13.46 El paracaidista de masa m cae a una velocidad de v0 en el instante en que abre el paracaídas. Si la resistencia del aire es FD = Cv2 , determine la velocidad máxima (velocidad terminal) durante el descenso. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.45 DINÁMICA HIBBELER 13.45 La fuerza de flotación sobre el globo de 500 kg es F = 6 kN y la resistencia del aire es FD = (100v) N, donde v está en m/s. Determine la velocidad terminal o máxima del globo si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.44 DINÁMICA HIBBELER 13.44 El “dragster” de 600 kg se desplaza a una velocidad de 125 m/s cuando el motor se apaga y el paracaídas de frenado se despliega. Si la resistencia del aire impuesta en el “dragster” por el paracaídas es FD…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.43 DINÁMICA HIBBELER 13.43 La masa del bloque A es mA y está unida a un resorte de rigidez k y longitud no alargada l0. Si otro bloque B de masa mB se presiona contra A de modo que el resorte se deforme…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.42 DINÁMICA HIBBELER 13.42 La masa del bloque A es mA y está unida a un resorte de rigidez k y longitud no alargada l0. Si otro bloque B de masa mB se presiona contra A de modo que el resorte se deforme…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.41 DINÁMICA HIBBELER 13.41 Si se aplica una fuerza horizontal P = 10 lb al bloque A, determine la aceleración del bloque B. Ignore la fricción. Sugerencia: demuestre que aB = aA tan 15°. Solución: Solución 1: Canal   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.40 DINÁMICA HIBBELER 13.40 El embalaje de 30 lb se iza con una aceleración constante de 6 pies/s2 . Si el peso de la viga uniforme es de 200 lb, determine los componentes de reacción en el apoyo empotrado A. Ignore el tamaño…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.39 DINÁMICA HIBBELER 13.39 Suponga que es posible perforar un túnel a través de la Tierra desde la ciudad A hasta una ciudad B como se muestra. Por la teoría de la gravitación, cualquier vehículo C de masa m dentro del túnel se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13.38 DINÁMICA HIBBELER 13.38 Si se aplica una fuerza F = 200 N a la carretilla de 30 kg, demuestre que el bloque A de 20 kg se deslizará sobre ella. También determine el tiempo para que el bloque A se mueva sobre…