Problemas de Física: Movimiento, Fuerzas y Sistemas Dinámicos

Colección de Problemas de Física

A continuación, se presenta una serie de problemas de física que abarcan conceptos de cinemática y dinámica, diseñados para aplicar los principios fundamentales de la mecánica clásica.

Problema 1: Movimiento en Pendiente

Una esquiadora abandona el llano con una velocidad de 20 m/s en el punto A. ¿A qué distancia de A aterrizará sobre la pendiente?

Problema 2: Lanzamiento de Proyectiles en Plano Inclinado

Se lanza un proyectil con una velocidad inicial de 90 m/s y un ángulo de elevación de 60° contra un plano inclinado que hace un ángulo de 30° con el horizonte. Hallar el alcance a lo largo del plano inclinado.

Problema 3: Cruce de Obstáculo en Rampa

¿Con qué velocidad debe salir un motociclista de la rampa para que pueda cruzar el obstáculo? Considere g = 10 m/s².

Problema 4: Sistema de Masas en Reposo (Sin Fricción)

El siguiente sistema se suelta del reposo, con m₁ = 9 kg y m₂ = 36 kg, y g = 9 m/s². Hallar:

• a) La aceleración del sistema.
• b) La tensión de la cuerda.

Problema 5: Sistema de Masas con Superficies Lisas

El siguiente sistema se suelta del reposo y todas las superficies en contacto son lisas. Sabiendo que m₁ = 70 kg y m₂ = 30 kg, y g = 10 m/s². Calcular:

• a) La aceleración del sistema.
• b) La tensión en la cuerda.

Problema 6: Bloques en Plano Inclinado con Fricción

Los bloques de la figura deslizan hacia arriba en un plano inclinado con θ = 30°, tirados por el cuerpo de masa m₁ = 5 kg. El coeficiente de fricción dinámico entre el bloque de m₃ = 1 kg y el plano es de 0.3, y el coeficiente de fricción dinámico entre el bloque de m₂ = 2 kg y el plano es de 0.4. Calcular:

• a) La aceleración del sistema.
• b) La tensión en las dos cuerdas.

Problema 7: Cinemática de una Partícula (Posición, Velocidad, Aceleración)

La posición de una partícula que se mueve sobre el eje OX de un sistema de coordenadas está dada por P(t) = 1 + 8t - 2t², donde la posición está en metros y el tiempo en segundos. Determine:

• a) La velocidad inicial en t = 5 s.
• b) La aceleración en t = 2 s.

Problema 8: Expresiones de Velocidad y Aceleración

Un cuerpo se mueve a lo largo de una línea recta, y su posición está dada por P(t) = 2t³ - 4t² + 5 m. Hallar la expresión de la velocidad y la aceleración del objeto en función del tiempo.

Problema 9: Aceleración en Eje Vertical

La velocidad de un punto P que se mueve sobre el eje de las ordenadas, que es un eje vertical dirigido hacia arriba, se puede expresar como v(t) = 6t² - 24, donde v se expresa en ft/s y t en s; además, cuando t = 0, entonces y = 6 ft. Calcule la magnitud y la dirección de la aceleración del punto cuando t = 3 s.

Problema 10: Aceleración Constante y Tiempo

El motor de un automóvil de carreras es capaz de imprimirle, durante cierto lapso, una aceleración constante de 5.2 m/s². Si el automóvil está inicialmente en reposo, diga cuánto tiempo le lleva alcanzar una velocidad de 300 km/h.