Capítulo 15: Cinética de una partícula: impulso y cantidad de movimiento

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.145 DINÁMICA HIBBELER 15.145 Si se baja la cadena a una rapidez constante, determine la reacción normal ejercida en el piso como una función del tiempo. La cadena pesa 5 lb/pie y su longitud total es de 20 pies. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.144 DINÁMICA HIBBELER 15.144 La masa inicial de cohete y combustible es m0. Por razones prácticas deseadas por la tripulación, se requiere que mantenga una aceleración ascensional constante de a0. Si el combustible sale del cohete a una velocidad relativa ve/r, determine la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.143 DINÁMICA HIBBELER 15.143 El jet vuela a una rapidez de 500 mi/h, con la horizontal a 30°. Si el combustible se consume a 3 lb/s y el motor aspira aire a 400 lb/s, mientras el gas de escape (aire y combustible) tiene…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.142 DINÁMICA HIBBELER 15.142 En principio, una máquina para mover tierra lleva 10 m3 de arena cuya densidad es de 1520 kg/m3. La arena se descarga horizontalmente a través de una lumbrera P de 2.5 m2 a razón de 900 kg/s con respecto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.141 DINÁMICA HIBBELER 15.141 En principio, una máquina para mover tierra lleva 10 m3 de arena cuya densidad es de 1520 kg/m3. La arena se descarga horizontalmente a través de una lumbrera P de 2.5 m2 a razón de 900 kg/s con respecto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.140 DINÁMICA HIBBELER 15.140 Determine la magnitud de la fuerza F como una función del tiempo, la cual se debe aplicar al extremo A de una cuerda para levantar el gancho H a una velocidad constante v = 0.4 m/s. Inicialmente, la cadena…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.139 DINÁMICA HIBBELER 15.139 Un cohete vacío pesa 500 lb y carga 300 lb de combustible. Si éste se quema a razón de 1.5 lb/s y es expulsado a 4400 pies/s con respecto al cohete, determine la rapidez máxima alcanzada por el cohete…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.138 DINÁMICA HIBBELER 15.138 Se va utilizar el carro para recoger el agua que se acumula en una acequia junto a las vías. Determine la fuerza necesaria para jalar el carro hacia delante a velocidad constante v en cada uno de los tres…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.137 DINÁMICA HIBBELER 15.137 Una pesada bobina de cadena abierta se utiliza para reducir la distancia de frenado de un trineo de masa M que viaja a una rapidez de v0. Determine la masa por unidad de longitud de la cadena necesaria para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.136 DINÁMICA HIBBELER 15.136 Un avión comercial tiene una masa de 150 Mg y vuela a una velocidad de crucero constante de 850 km/h en vuelo nivelado ( θ = 0°). Si cada uno de los dos motores aspira aire a una razón…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.135 DINÁMICA HIBBELER 15.135 La longitud total de la cadena es L < d y su masa por unidad de longitud es m’. Si una parte h de la cadena está suspendida sobre la mesa y queda suelta, determine la velocidad de su extremo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.134 DINÁMICA HIBBELER 15.134 La masa del camión es m0 y se utiliza para remolcar la cadena lisa cuya longitud total es l y una masa por unidad de longitud m’. Si en principio la cadena está apilada, determine la fuerza de tracción…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.133 DINÁMICA HIBBELER 15.133 La masa del camión es de 50 Mg cuando está vacío. Al descargar 5 m3 de arena a una razón constante de 0.8 m3/s, la arena fluye por la parte trasera a una rapidez de 7 m/s, medida con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.132 DINÁMICA HIBBELER 15.132 La carretilla tiene una masa M y está llena de agua cuya masa es m0. Si una bomba expulsa agua a través de una boquilla de sección transversal constante A a una razón constante de v0 con respecto a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.131 DINÁMICA HIBBELER 15.131 El avión jet de 12 Mg vuela a una rapidez constante de 950 km/h a lo largo de una línea recta horizontal. El aire entra por las cavidades de admisión S a razón de 50 m3/s. Si el motor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.130 DINÁMICA HIBBELER 15.130 La segunda etapa B del cohete de dos etapas tiene una masa de 5 Mg (vacío) y se lanza a partir de la primera etapa A con una velocidad inicial de 600 km/h. La masa del combustible en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.129 DINÁMICA HIBBELER 15.129 El tractor junto con el tanque vacío tiene una masa total de 4 Mg. El tanque se llena de 2 Mg de agua. El agua se descarga a una razón constante de 50 kg/s a una velocidad constante de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.128 DINÁMICA HIBBELER 15.128 La tolva deposita grava sobre la banda transportadora a razón de 1500 lb/min. Si la rapidez de la banda es de 5 pies/s, determine cuánto mayor debe ser la tensión en la parte superior de la banda que en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.127 DINÁMICA HIBBELER 15.127 La masa del bote es de 180 kg y navega por el río a una velocidad constante de 70 km/h, medida con respecto al río. Éste fluye en la dirección opuesta a 5 km/h. Si se coloca un tubo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.126 DINÁMICA HIBBELER 15.126 Una cuchilla situada al frente de una locomotora recoge nieve a razón de 10 pies3/s y la guarda en el tren. Si la locomotora viaja a una rapidez constante de 12 pies/s, determine la resistencia al movimiento provocada por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.125 DINÁMICA HIBBELER 15.125 El helicóptero de 10 Mg carga un balde que contiene 500 kg de agua, la cual se utiliza para apagar incendios. Si se mantiene en una posición fija sobre el terreno y luego descarga 50 kg/s de agua a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.124 DINÁMICA HIBBELER 15.124 El cohete y el combustible sólido pesan 65 000 lb. Determine la razón constante a la cual debe quemarse el combustible para que su empuje imparta al cohete una rapidez de 200 pies/s en 10 s a partir del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.123 DINÁMICA HIBBELER 15.123 La masa de un misil (sin combustible) es de 1.5 Mg. Si consume 500 kg de combustible sólido a razón de 20 kg/s y lo expulsa con una velocidad de 2000 m/s con respecto al misil, determine su velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.122 DINÁMICA HIBBELER 15.122 La presión manométrica del agua en C es de 40 lb/pulg2. Si el agua sale del tubo por A y B a velocidades de vA = 12 pie/>s y vB = 25 pies/s, determine las componentes horizontal y vertical…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.121 DINÁMICA HIBBELER 15.121 El codo está conectado al tubo con las bridas A y B como se muestra. Si el diámetro del tubo es de 1 pie y a través de él se descargan 50 pies3/s, determine las componentes horizontal y vertical…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.120 DINÁMICA HIBBELER 15.120 Se utiliza el tubo para desviar el flujo de agua, Q = 0.6 m3/s. Si el área de sección transversal del agua es de 0.05 m2, determine las componentes de fuerza en el pasador D y el rodillo C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.119 DINÁMICA HIBBELER 15.119 El tazón semiesférico de masa m se mantiene en equilibrio por el chorro de agua vertical que se descarga a través de una boquilla de diámetro d. Si la descarga de agua a través de la boquilla es Q,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.118 DINÁMICA HIBBELER 15.118 El codo de un tubo enterrado de 5 pulg de diámetro se somete a una presión estática de 10 lb/pulg2. La rapidez del agua que pasa a través del tubo es v = 8 pies/s. Suponga que las conexiones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.117 DINÁMICA HIBBELER 15.117 El ventilador sopla aire a 6000 pies3/min. Si el ventilador tiene un peso de 30 lb y un centro de gravedad en G, determine el diámetro mínimo d de su base, de modo que no se ladee. El peso…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.116 DINÁMICA HIBBELER 15.116 Un bote de carreras es impulsado por el motor de propulsión a chorro que se ilustra. La bomba absorbe agua de mar a razón de 20 pies3/s a través de un orificio de admisión A de 6 pulg de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.115 DINÁMICA HIBBELER 15.115 El bote de bomberos lanza dos chorros de agua de mar, cada uno de 0.25 m3/s y con una velocidad de salida de 50 m/s. Determine la tensión desarrollada en la cadena del ancla, necesaria para asegurar el bote.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.114 DINÁMICA HIBBELER 15.114 El rociador de juguete consta de una tapa de 0.2 kg y de una manguera de 30 g/m de masa por longitud. Determine la velocidad de flujo de agua requerida a través del tubo de 5 mm de diámetro,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.113 DINÁMICA HIBBELER 15.113 El aspa divide el chorro de agua de 3 pulg de diámetro. Si un cuarto del agua fluye hacia abajo en tanto que los otros tres cuartos lo hacen hacia arriba y el flujo total es Q = 0.5…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.112 DINÁMICA HIBBELER 15.112 Cuando opera, el ventilador descarga aire con una rapidez de vB = 20 m/s en forma de una corriente de 0.5 m de diámetro. Si la densidad del aire es de 1.22 kg/m3, determine los componentes horizontal y vertical…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.111 DINÁMICA HIBBELER 15.111 El bombero de 150 lb sostiene una manguera que tiene una boquilla de 1 pulg de diámetro y el diámetro de la manguera es de 2 pulg. Si la velocidad de descarga de agua es de 60 pies/s, determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.110 DINÁMICA HIBBELER 15.110 La masa del dragster de turbina vacío es de 1.25 Mg y carga 250 kg de combustible sólido. Su motor es capaz de quemar el combustible a una razón constante de 50 kg/s, mientras que lo expulsa a 1500…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.109 DINÁMICA HIBBELER 15.109 Un jet jumbo comercial de cuatro motores vuela a una rapidez de crucero de 800 km/h nivelado cuando los cuatro motores están en operación. Cada uno de los motores es capaz de descargar gases de combustión a 775 m/s…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.108 DINÁMICA HIBBELER 15.108 Un cucharón en la parte delantera del tractor recoge nieve a razón de 200 kg/s. Determine la fuerza de tracción resultante T que debe desarrollarse en todas las ruedas cuando avanza hacia delante sobre terreno nivelado a una rapidez…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.107 DINÁMICA HIBBELER 15.107 Cuando a un péndulo de 2 kg se le imparte una rapidez horizontal de 1.5 m/s, comienza a girar alrededor de la trayectoria circular horizontal A. Si se incrementa la fuerza F en la cuerda, el péndulo se eleva…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.106 DINÁMICA HIBBELER 15.106 A un balín de masa m se le imparte una velocidad de v0 en A paralela al aro horizontal de un tazón liso. Determine la magnitud de la velocidad v del balín cuando cae una distancia vertical h para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.105 DINÁMICA HIBBELER 15.105 El carro de 150 lb de un juego mecánico está conectado a una pluma telescópica giratoria. Cuando r = 15 pies, el carro se desplaza en una trayectoria circular horizontal a una rapidez de 30 pies/s. Si la pluma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.104 DINÁMICA HIBBELER 15.104 Cuando r = 1.5 m, al disco de 5 kg se le impulsa una rapidez de v = 5 m/s, perpendicular a la cuerda elástica. Determine su rapidez y la razón de acortamiento de la cuerda elástica cuando r…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.103 DINÁMICA HIBBELER 15.103 Las cuatro esferas de 5 lb están rígidamente unidas a la cruceta de peso insignificante. Si se aplica un momento de par M = (0.5t + 0.8) lb • pie, donde t está en segundos, como se muestra, determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.102 DINÁMICA HIBBELER 15.102 Un gimnasta de 80 kg de masa se sostiene en los dos aros con sus brazos abajo en la posición mostrada mientras oscila hacia abajo. Su centro de masa está en el punto G1. Cuando está en la posición…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.101 DINÁMICA HIBBELER 15.101 La bola de 2 kg describe una trayectoria circular de 0.5 m de diámetro a una rapidez constante. Si la longitud de la cuerda se acorta de l = 1 m a l’  = 0.5 m, al jalar de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.100 DINÁMICA HIBBELER 15.100 Se lanza un satélite de 700 kg de masa a una trayectoria de vuelo libre alrededor de la Tierra con una rapidez inicial de vA = 10 km/s, cuando la distancia al centro de la Tierra es rA =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.99 DINÁMICA HIBBELER 15.99 Un juego mecánico consta de un carro sujeto al cable OA. El carro gira en una trayectoria circular horizontal y alcanza una rapidez v1 = 4 pies/s cuando r = 12 pies. Luego se tira del cable a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.98 DINÁMICA HIBBELER 15.98 La masa de cada una de las dos esferas es de 3 kg y están unidas a la barra de masa insignificante. Determine el tiempo que el par de torsión M = (8t) N • m, donde t está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.97 DINÁMICA HIBBELER 15.97 La masa de cada una de las dos esferas es de 3 kg y están unidas a la barra de masa insignificante. Si se aplica un par de torsión M = (6e0.2t) N • m a la barra, donde…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA HIBBELER 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15.96 DINÁMICA HIBBELER 15.96 La bola B tiene una masa de 10 kg y está unida al extremo de una barra cuya masa puede ser ignorada. Si la flecha se somete a un par de torsión M = (2t2 + 4) N •…