Capítulo 14: Cinética de una partícula: trabajo y energía

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.56 DINÁMICA HIBBELER 14.56 La transmisión hidráulica de un camión de 30 000 lb permite que el motor suministre una potencia constante a las ruedas traseras. Determine la distancia requerida para que el camión que viaja por una carretera plana incremente su rapidez…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.55 DINÁMICA HIBBELER 14.55 Se suministra una potencia constante de 1.5 hp al motor mientras opera con una eficiencia de ε = 0.8. Determine la velocidad del embalaje de 200 lb en 15 segundos, a partir del punto de reposo. Ignore la fricción.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.54 DINÁMICA HIBBELER 14.54 Determine la velocidad del embalaje de 200 lb en 15 s si el motor opera con una eficiencia de ε = 0.8. La potencia de entrada al motor es de 2.5 hp. El coeficiente de fricción cinética entre el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.53 DINÁMICA HIBBELER 14.53 El automóvil de 2 Mg incrementa su rapidez uniformemente desde el punto de reposo hasta 25 m/s en 30 s cuesta arriba. Determine la potencia máxima que el motor debe suministrar, el cual opera con una eficiencia de ε…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.52 DINÁMICA HIBBELER 14.52 La masa total del elevador y la carga es de 800 kg y la del contrapeso C es de 150 kg. Si la velocidad ascendente del elevador aumenta de manera uniforme de 0.5 m/s a 1.5 m/s en 1.5…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.51 DINÁMICA HIBBELER 14.51 La masa total del elevador y la carga es de 800 kg y la del contrapeso C es de 150 kg. En un instante dado, el elevador tiene una velocidad ascendente de 2 m/s y una aceleración de 1.5…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.50 DINÁMICA HIBBELER 14.50 El hombre que pesa 150 lb es capaz de subir un tramo de escalera de 15 pies de altura en 4 s. Determine la potencia generada. ¿Cuánto tiempo tendría que estar encendido un foco de 100 W para consumir…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.49 DINÁMICA HIBBELER 14.49 El peldaño de una escalera eléctrica se mueve a una rapidez constante de 0.6 m/s. Si los escalones son de 125 mm de altura y de 250 mm de longitud, determine la potencia de un motor necesaria para levantar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.48 DINÁMICA HIBBELER 14.48 Un automóvil que pesa 3500 lb sube una pendiente de 7° a una rapidez constante de v = 40 pies/s. Si se ignoran la fricción y la resistencia del viento, determine la potencia desarrollada por el motor dado que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.47 DINÁMICA HIBBELER 14.47 Un camión cargado pesa 16(103) lb y acelera de manera uniforme sobre una carretera plana desde 15 pies/s hasta 30 pies/s durante 4 s. Si la resistencia por fricción al movimiento es de 325 lb, determine la potencia máxima…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.46 DINÁMICA HIBBELER 14.46 El motor del automóvil de 3500 lb genera una potencia constante de 50 hp mientras viaja cuesta arriba a una rapidez constante. Si el motor opera con una eficiencia ε = 0.8, determine la velocidad del automóvil. Ignore la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.45 DINÁMICA HIBBELER 14.45 La Milkin Aircraft Co. fabrica un motor turborreactor que se instala en un avión que pesa 13 000 lb. Si el motor desarrolla un empuje constante de 5200 lb, determine la potencia de salida del avión cuando está a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.44 DINÁMICA HIBBELER 14.44 Un tranvía eléctrico pesa 15 000 lb y acelera a lo largo de una carretera recta horizontal a partir del punto de reposo, de modo que la potencia siempre es de 100 hp. Determine qué distancia debe recorrer para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.43 DINÁMICA HIBBELER 14.43 Determine la potencia de entrada de un motor necesaria para levantar 300 lb a una razón constante de 5 pies/s. La eficiencia del motor es ε = 0.65. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.42 DINÁMICA HIBBELER 14.42 La máquina diesel de un tren de 400 Mg incrementa su velocidad de manera uniforme a partir del punto de reposo a 10 m/s en 100 s a lo largo de una vía horizontal. Determine la potencia promedio desarrollada.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.41 DINÁMICA HIBBELER 14.41 A una pequeña caja de masa m se le imprime una rapidez de v=  √1/4GR en la parte superior del semicilindro liso. Determine el ángulo θ al cual la caja se separa del cilindro.  Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.40 DINÁMICA HIBBELER 14.40 El patinador de 150 lb pasa por el punto A a una rapidez de 6 pies/s. Determine su rapidez cuando llega al punto B y la fuerza normal ejercida en él por la pista en este punto. Ignore la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.39 DINÁMICA HIBBELER 14.39Si el esquiador de 60 kg pasa por el punto A a una rapidez de 5 m/s, determine su rapidez cuando llega al punto B. Además determine la fuerza normal ejercida en él por la pendiente en este punto. Ignore la fricción.  Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.38 DINÁMICA HIBBELER 14.38 Si el embalaje de 75 kg comienza a moverse del punto de reposo en A y su rapidez es de 6 m/s cuando pasa por el punto B, determine la fuerza constante F ejercida en el cable. Ignore la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.37 DINÁMICA HIBBELER 14.37 Si el embalaje de 75 kg parte del punto de reposo en A, determine su rapidez cuando llega al punto B. El cable se somete a una fuerza constante F = 300 N. Ignore la fricción y el tamaño…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.36 DINÁMICA HIBBELER 14.36 La rapidez de la piedra de 50 kg es vA = 8 m/s cuando llega al punto A. Determine la fuerza normal que ejerce en la pendiente cuando llega al punto B. Ignore la fricción y el tamaño de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.35 DINÁMICA HIBBELER 14.35 Un bloque de 2 lb descansa sobre una superficie semicilíndrica. Una cuerda elástica que tiene una rigidez k = 2 b/pie está atada al bloque en B y a la base del semicilindro en el punto C. Si se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.34 DINÁMICA HIBBELER 14.34 Si el coeficiente de fricción cinética entre el embalaje de 100 kg y el plano es µk = 0.25, determine la rapidez del embalaje en el momento en que la compresión del resorte es x = 1.5 m. Inicialmente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.33 DINÁMICA HIBBELER 14.33 Si el coeficiente de fricción cinética entre el embalaje de 100 kg y el plano es µk = 0.25, determine la compresión x del resorte requerida para llevar el embalaje momentáneamente al reposo. En un principio el resorte no…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.32 DINÁMICA HIBBELER 14.32 La bola de 0.5 kg de masa se cuelga de una banda elástica que tiene una longitud no alargada de 1 m y una rigidez k = 50 N/m. Si el apoyo en A al cual se sujeta está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.31 DINÁMICA HIBBELER 14.31 Las canicas de 5 g de masa caen del punto de reposo en A a través del tubo de vidrio y se acumulan en el recipiente en C. Determine la distancia R del recipiente al extremo del tubo y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.30 DINÁMICA HIBBELER 14.30 Si se va a diseñar la pista de modo que los pasajeros de la montaña rusa no experimenten una fuerza normal igual a cero o más de 4 veces su peso, determine las alturas limitantes hA y hC de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.29 DINÁMICA HIBBELER 14.29 El hombre de 120 lb actúa como bala de cañón humana al ser “disparado” con el cañón que es accionado por el resorte que se muestra. Si la aceleración máxima que puede experimentar es a = 10g = 322…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.28 DINÁMICA HIBBELER 14.28 Las montañas rusas se diseñan de modo que los usuarios no experimenten una fuerza normal de más de 3.5 veces su peso contra el asiento del carro. Determine el radio de curvatura mínimo ρ de la rampa en su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.27 DINÁMICA HIBBELER 14.27 El ladrillo de 2 lb se desliza hacia abajo del techo de modo que cuando está en A su velocidad es de 5 pies/s. Determine la rapidez del ladrillo justo antes de que deje la superficie en B, la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.26 DINÁMICA HIBBELER 14.26 El embalaje, cuya masa es de 100 kg, se somete a la acción de las dos fuerzas. Si originalmente está en reposo, determine la distancia que se desliza para alcanzar una rapidez de 6 m/s. El coeficiente de fricción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.25 DINÁMICA HIBBELER 14.25 El esquiador parte del punto de reposo en A y desciende por la rampa. Si la fricción y resistencia del aire pueden omitirse, determine su rapidez vB cuando llega a B. Además, determine la distancia s donde hace contacto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.24 DINÁMICA HIBBELER 14.24 El bloque de 2 lb se desliza hacia abajo de la superficie parabólica lisa de modo que cuando está en A su rapidez es de 10 pies/s. Determine la magnitud de la velocidad y aceleración del bloque cuando llega…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.23 DINÁMICA HIBBELER 14.23 Paquetes que pesan 50 lb llegan al tobogán a vA = 3 pies/s por medio de una banda transportadora. Determine su rapidez cuando llegan a los puntos B, C y D. Además, calcule la fuerza normal del tobogán en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.22 DINÁMICA HIBBELER 14.22 La caja de 2 lb se desliza por la rampa circular lisa. Si la velocidad de la caja es de 30 pies/s en A, determine su velocidad y la fuerza normal que actúa en la rampa cuando la caja…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.21 DINÁMICA HIBBELER 14.21 La bola de 0.5 kg cuyo tamaño no importa, se lanza hacia arriba de la rampa circular vertical lisa por medio de un émbolo de resorte. Éste mantiene el resorte comprimido 0.08 m cuando s = 0. Determine qué…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.20 DINÁMICA HIBBELER 14.20 Los paquetes que pesan 15 lb se transfieren horizontalmente de una banda transportadora a la siguiente por medio de una rampa cuyo coeficiente de fricción cinética es µk = 0.15. La transportadora superior se mueve a 6 pies/s y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.19 DINÁMICA HIBBELER 14.19 Determine la altura h de la rampa D a la que llegará el carro de 200 kg de la montaña rusa, si se lanza en B con una rapidez apenas suficiente para que llegue a la parte superior del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.18 DINÁMICA HIBBELER 14.18 La masa del collarín es de 20 kg y descansa sobre una barra lisa. Dos resortes están unidos al collarín y a los extremos de la barra como se muestra. La longitud no comprimida de cada resorte es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.17 DINÁMICA HIBBELER 14.17 El cilindro pesa 20 lb y es empujado contra una serie de rondanas de resorte Belleville de modo que la compresión en el resorte es s = 0.05 pies. Si la fuerza del resorte en el cilindro es F…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.16 DINÁMICA HIBBELER 14.16 Se lanza verticalmente un cohete de masa m desde la superficie terrestre, es decir, en r = r1. Si supone que no se pierde masa cuando asciende, determine el trabajo que debe realizar contra la gravedad para alcanzar una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.15 DINÁMICA HIBBELER 14.15 La magnitud de la fuerza F que actúa en una dirección constante en el bloque de 20 kg varía con la posición s de éste. Determine la rapidez del bloque después de que se desliza 3 m. Cuando s…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.14 DINÁMICA HIBBELER 14.14 La magnitud de la fuerza F que actúa en una dirección constante en el bloque de 20 kg varía con la posición s de éste. Determine qué tanto se desliza el bloque antes de que su velocidad sea de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.13 DINÁMICA HIBBELER 14.13 Determine la velocidad del bloque A de 60 lb si los dos bloques se sueltan del punto de reposo y el bloque B de 40 lb se mueve 2 pies hacia arriba del plano inclinado. El coeficiente de fricción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.12 DINÁMICA HIBBELER 14.12 El bloque de 10 lb se suelta del punto de reposo en A. Determine la compresión de cada uno de los resortes después de que el bloque choca con la plataforma y se detiene momentáneamente. En un principio ambos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.11 DINÁMICA HIBBELER 14.11 La velocidad del automóvil es v1 = 100 km/h cuando el conductor ve un obstáculo frente al automóvil cuya masa es de 2 Mg. Le toma 0.75 s para reaccionar y aplicar los frenos, lo que hace que el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.10 DINÁMICA HIBBELER 14.10 La velocidad del automóvil es v1 = 100 km/h cuando el conductor ve un obstáculo frente al automóvil cuya masa es de 2 Mg. Le toma 0.75 s para reaccionar y aplicar los frenos, lo que hace que el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.9 DINÁMICA HIBBELER 14.9 La rigidez de los resortes AB y CD es k = 300 N/m y k = 200 N/m, respectivamente y la longitud no alargada de ambos es de 600 mm. Si el anillo liso de 2 kg se suelta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.8 DINÁMICA HIBBELER 14.8 La longitud no alargada del resorte de la pistola de juguete es de 100 mm, se comprime y bloquea en la posición mostrada. Cuando se tira del gatillo, el resorte se descomprime 12.5 mm y la bola de 20…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14.7 DINÁMICA HIBBELER 14.7 El bloque de 6 lb se suelta del punto de reposo en A y se desliza hacia abajo de la superficie parabólica lisa. Determine la compresión máxima del resorte. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…