preguntas y ejercicios de física

1. DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA
FÍSICA
HOJA DE TRABAJO 10
CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL
PREGUNTAS
NOMBRE.....................................................FECHA…….………….. PARALELO…………..
1. La expresión 𝐼
⃗ = 𝐹
⃗∆𝑡 se aplica, solo si:
a) la masa del cuerpo permanece constante
b) la fuerza aplicada es constante o es media
c) el intervalo de tiempo es pequeño
d) el intervalo de tiempo es grande
e) la fuerza 𝐹
⃗ es neta
2. Si fuerzas netas iguales se aplican durante el mismo tiempo sobre dos cuerpos diferentes A y B
(𝑚𝐴 > 𝑚𝐵), que inicialmente se encuentran en reposo, entonces:
a) la rapidez de A es igual a la rapidez de B
b) la rapidez de A es menor a la rapidez de B
c) la rapidez de A es mayor a la rapidez de B
d) la CML del sistema permanece constante
e) la CML del cuerpo A es mayor a la CML del cuerpo B
3. Una pelota de masa 𝑚 impacta en el piso como se indica en
la figura. Durante el impacto, para la pelota se cumple que:
a) 𝛥𝑝
⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 0
⃗⃗
b) 𝛥𝑝𝑥 = 0 𝑦 𝛥𝑝𝑦 ≠ 0
c) 𝛥𝑝𝑥 ≠ 0 𝑦 𝛥𝑝𝑦 ≠ 0
d) 𝛥𝑝𝑥 ≠ 0 𝑦 𝛥𝑝𝑦 = 0
e) 𝛥𝑝𝑥 = 𝛥𝑝𝑦
4. El impulso que ejerce una fuerza sobre un cuerpo depende:
a) únicamente del valor de la fuerza
b) únicamente del tiempo que se aplica la fuerza
c) de la dirección en la que se aplica la fuerza
d) de la fuerza y el tiempo durante el cual se la aplica
e) de la masa del cuerpo
5. Un vagón de ferrocarril abierto en su parte superior, viaja por una pista horizontal sin rozamiento.
De repente pasa por una región en donde le cae agua verticalmente, por lo que el agua se
acumula en el vagón. La rapidez del vagón:
a) permanece constante
b) aumenta
c) disminuye
d) puede aumentar o disminuir
e) no se puede determinar
6. Un bloque A de 1 kg que se mueve sobre un plano horizontal liso, con una velocidad de 2 m/s
hacia la derecha, choca y se pega con otro bloque B de 2 kg que estaba en reposo. Durante el
choque, el impulso que ejerce B sobre A tiene una magnitud de:
a) 0 Ns
b) 2/3 Ns
c) 1 Ns
d) 4/3 Ns
e) 2 Ns
𝑣 𝑣
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FÍSICA
7. Si la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre una
pelota cambia con el tiempo como se indica en la figura.
La variación de la CML, en el intervalo de 0 a 4 s es en
comparación con la variación de la CML en el intervalo de
4 a 6 s:
a) mayor
b) menor
c) igual
d) no se puede comparar
e) no guarda ninguna relación
8. En una mesa horizontal sin fricción, el disco A (𝑚 = 0,25 kg) y el disco B (𝑚 = 0,35 kg) se
mueven en direcciones contrarias sobre el eje 𝑥 con una rapidez de 0,12 m/s y se impactan. Si
luego del impacto el disco A rebota con una rapidez de 0,15 m/s en el eje 𝑥, la rapidez del disco
B luego del impacto es:
a) 0,02 m/s
b) 0,14 m/s
c) 0,32 m/s
d) 1,23 m/s
e) 1,50 m/s
9. Un avión de combate que vuela con velocidad constante, abre fuego hacia delante, entonces su
cantidad de movimiento lineal del sistema (avión y proyectiles) respecto a la inicial es:
a) mayor
b) menor
c) igual
d) no guarda ninguna relación
e) no se puede determinar
10. Señale la afirmación correcta:
a) en un sistema aislado, la cantidad de movimiento lineal siempre se conserva
b) en un sistema aislado, la cantidad de movimiento lineal disminuye
c) en un sistema aislado, la cantidad de movimiento lineal aumenta
d) en un sistema aislado, la cantidad de movimiento lineal varía uniformemente
e) la tasa de variación de la cantidad de movimiento lineal con respecto al tiempo no es igual a
la fuerza neta que actúa sobre el sistema
11. Una persona de masa 𝑚 se encuentra de pie en la parte trasera de un trineo de masa 2𝑚 que
se mueve en línea recta sobre una superficie horizontal lisa con velocidad 𝑣 𝑖
⃗. Si la persona salta
horizontalmente en dirección contraria al desplazamiento del trineo con velocidad −𝑣 𝑖
⃗ respecto
a tierra. La rapidez del trineo respecto a tierra después del salto de la persona:
a) aumenta
b) disminuye
c) permanece constante
d) puede aumentar o disminuir
e) es cero
12. Un padre y su hijo flotan en una piscina, distantes entre sí una distancia L, mediante una cuerda,
el padre jala a su hijo suavemente. Si la masa del padre es el doble de la masa de su hijo, la
rapidez del hijo en relación con la rapidez del padre, cuando comienzan a acercarse es:
a) la misma
b) el doble
c) la mitad
d) la tercera parte
e) la cuarta parte
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3. 13. Una partícula que se mueve en el plano horizontal con una velocidad 𝑣𝑜
⃗⃗⃗⃗⃗ = 3𝑖
⃗+ 6𝑘
⃗⃗ m/s, recibe
un impulso neto constante 𝐼
⃗ = −2𝑘
⃗⃗ Ns, durante 5 s. Mientras dura el impulso, la trayectoria de la
partícula es:
a) rectilínea
b) circular
c) parabólica
d) constante
e) no se puede determinar
14. Dos partículas idénticas se desplazan, una hacia la otra, a lo largo del eje 𝑥, con la misma
rapidez 𝑣, sobre una superficie horizontal lisa. La CML del sistema formado por ambas partículas
es:
a) nula
b) −2𝑚𝑣𝑖
⃗
c) 2𝑚𝑣𝑖
⃗
d) 2𝑚𝑣𝑗
⃗
e) −2𝑚𝑣𝑗
⃗
15. Un péndulo simple consta de una partícula de masa 𝑚, que oscila libremente, sujeta al techo
por medio de una cuerda. Es correcto afirmar que:
a) el impulso neto sobre la partícula es nulo, para cualquier intervalo de tiempo
b) la cantidad de movimiento lineal de la partícula permanece constante
c) el impulso neto sobre la partícula es nulo, siempre que esta haya completado un periodo
d) el impulso neto sobre la partícula es nulo, siempre que esta regrese a la misma posición
e) la variación de la cantidad de movimiento lineal es nula, para cualquier intervalo de tiempo
16. Sobre una superficie horizontal lisa, una masa A junto a otra B comprimen un resorte de masa
despreciable entre ellas. Si se liberan desde el reposo, es correcto afirmar que:
a) A continúa en reposo y B acelera
b) B continúa en reposo y A acelera
c) el sistema (A + B) conserva su cantidad de movimiento lineal
d) la cantidad de movimiento lineal de A se conserva
e) la cantidad de movimiento lineal de B se conserva
17. Una pelota de masa 0,5 kg es lanzada verticalmente hacia arriba, despreciando la resistencia
del aire, entonces la cantidad de movimiento lineal:
a) se conserva cuando sube
b) se conserva cuando baja
c) se conserva independientemente de la dirección del movimiento
d) aumenta independientemente de la dirección
e) disminuye hasta que llega a su altura máxima
18. La cantidad de movimiento lineal de un bloque que se desliza hacia abajo de un plano inclinado
rugoso:
a) se conserva
b) no se conserva
c) puede conservarse
d) la cantidad de movimiento lineal es constante
e) el impulso neto es nulo
19. A menudo, la policía antimotines utiliza balas de goma en vez de balas de plomo. Suponga que
ni una ni otra penetra en la piel, que tienen la misma masa e impactan con la misma velocidad.
La diferencia radica en que las de plomo se “adhieren” y las de goma rebotan. El impulso con el
que impactan las balas de plomo, comparado con el impulso con el que impactan las balas de
goma:
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a) es mayor
b) es menor
c) es igual
d) no guarda relación
e) no se puede determinar
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CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL
PROBLEMAS
1. Una masa inicialmente en reposo explota en tres partes (plano xy). Un fragmento de 3 g se
mueve a lo largo del eje 𝑦 positivo a 40 m/s. Otro fragmento de 2 g se mueve en la dirección
negativa del eje 𝑥 a 30 m/s. Determine la cantidad de movimiento lineal del tercer fragmento.
R: 0,06 𝑖
⃗ − 0,12 𝑗
⃗kg m/s
2. Un niño arroja un paquete de 3,4 kg en dirección horizontal desde un bote, con una rapidez de
10 m/s. Calcule la rapidez resultante del bote, suponiendo que se encuentra inicialmente en
reposo. La masa del niño es de 20 kg y la del bote es de 60 kg. Desprecie la resistencia del
agua al movimiento del bote.
R: 0,45 m/s
3. Una pelota de 1 kg golpea el suelo con una velocidad 𝑣1
⃗⃗⃗⃗⃗ = 3 𝑖
⃗ − 4 𝑗
⃗ m/s y rebota con una
velocidad 𝑣2
⃗⃗⃗⃗⃗ = 4 𝑖
⃗+ 2 𝑗
⃗ m/s. Si el choque dura 0,01 s, determine la fuerza media que ejerce la
pelota sobre el suelo.
R: 100 𝑖
⃗− 600 𝑗
⃗N
4. Un vagón de ferrocarril de 15000 kg viaja por una vía horizontal sin fricción con una rapidez
constante de 18 m/s. Sobre él cae un bulto de 5000 kg verticalmente. ¿Cuál será su rapidez
final?
R: 13,5 m/s
5. Una bala de 5 g se dispara horizontalmente, sobre el eje 𝑥 positivo, contra un bloque de madera
de 1,2 kg que descansa en una superficie horizontal rugosa. El coeficiente de fricción estática y
cinética entre el bloque y la superficie es de 0,25 y 0,2, respectivamente. La bala queda
incrustada en el bloque y el sistema desliza 0,23 m por la superficie hasta alcanzar una rapidez
de 0,5 m/s. Determine la rapidez de la bala antes del impacto.
R: 261 m/s
6. Un núcleo atómico en reposo se desintegra radiactivamente en una partícula alfa y un núcleo
más liviano. ¿Cuál será la velocidad del núcleo en retroceso, si la velocidad de la partícula alfa
es 3,8 𝑥 105
𝑖
⃗ m/s? Suponga que el núcleo tiene una masa 57 veces mayor que la de la partícula
alfa.
R: −6 666, 67 𝑖
⃗ m/s
7. Una pelota, de masa 𝑚 y rapidez 𝑣, choca con una pared vertical y rebota
con la misma rapidez, como se indica en la figura. ¿Qué impulso se da
a la pared?
R: −√2𝑚𝑣 𝑖
⃗ N. s
8. Un hombre de 65 kg, de pie sobre una superficie horizontal lisa,
lanza horizontalmente una esfera de 0,5 kg, con una rapidez de
20 m/s, como indica la figura. ¿Con qué rapidez se moverá el
hombre luego del lanzamiento?
R: 𝑣𝐻 = 0,154 m/s
9. Dos flechas se disparan horizontalmente con la misma rapidez de 30 m/s, la masa de cada
flecha es de 0,1 kg. Una flecha se dispara hacia al este y la otra hacia el sur. Encuentre la
cantidad de movimiento del sistema de las dos flechas.
R: 𝑝
⃗𝑠𝑦𝑠 = 3𝑖
⃗ − 3𝑗
⃗ kg m/s
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FÍSICA
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10. Una rana de masa 𝑚 está sentada en el extremo de una tabla de masa 𝑀 y de longitud 𝐿. La
tabla flota sobre la superficie de un lago. La rana salta a lo largo de la tabla, formando un ángulo
𝛼 con la horizontal. ¿Con qué rapidez inicial 𝑣0 debe saltar la rana, para que alcance el otro
extremo de la tabla? Suponga que la tabla desliza sobre la superficie del agua sin resistencia.
R: 𝑣0 = √
𝑀𝐿𝑔
𝑠𝑒𝑛(2𝛼)(𝑀+𝑚)
11. Un niño de 30 kg corre con una rapidez de 4 m/s y salta sobre una patineta de 5 kg inicialmente
en reposo. Determine la rapidez del niño sobre la patineta, inmediatamente luego de que el
niño se sube a ella.
𝑅: 3,43 m/s
12. Una bomba de 0,8 kg, en reposo, estalla en tres fragmentos de masas 𝑚1 = 0,2 kg, 𝑚2 = 0,3 kg
y 𝑚3 = 0,3 kg. Luego de la explosión, las velocidades de los fragmentos son
𝑣1
⃗⃗⃗⃗⃗ = 3𝑖
⃗ − 2𝑗
⃗ + 𝑘
⃗⃗ m/s y 𝑣2
⃗⃗⃗⃗⃗ = 4𝑖
⃗ − 2𝑗
⃗ + 2𝑘
⃗⃗ m/s. Determine la velocidad del tercer fragmento.
𝑅: −6𝑖
⃗+ 3,33𝑗
⃗ − 2,67 𝑘
⃗⃗ m/s
13. Una persona de 75 kg se encuentra en el extremo de una
balsa, de masa 50 kg y longitud 6 m, como se indica en la
figura. Si la persona camina con velocidad constante,
cuando llegue al otro extremo de la balsa ¿Cuál será su
posición respecto a la orilla?
𝑅: 47,6 𝑖
⃗ m
14. Los vagones de carga 𝐴 y 𝐵 tienen masas de 20.000 kg y 15.000 kg respectivamente.
Determine: a) la velocidad de 𝐴 después de la colisión, si es que los vagones chocan y luego
rebotan, de tal manera que 𝐵 termina moviéndose hacia a derecha con una rapidez de 2 m/s y
b) la magnitud de la fuerza impulsiva media que actúa sobre ellos, si es que el contacto duró
0,5 s.
𝑅: 𝑎) 0,375 𝑚/𝑠, ℎ𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑟𝑒𝑐ℎ𝑎, 𝑏) 105.000 N
15. Una bola de plastilina de 10 g se lanza horizontalmente contra un bloque de masa 100 g
inicialmente en reposo sobre una superficie horizontal rugosa de µ = 0,7. Luego del impacto
el bloque y la plastilina viajan juntos 12 m hasta detenerse. Determine la rapidez de la plastilina
justo antes del impacto.
R: 142,56 𝑚/𝑠
16. Una madre de 52 kg y su hijo de 22 kg, se encuentran flotando en reposo en un lago separados
entre sí 5 m. Con un cordel de masa despreciable la madre jala suavemente a su hijo hasta
reunirse. Determine la distancia que recorrió la madre.
𝑅: 1,49 𝑚
17. Un auto de masa 1400 kg que viaja con una rapidez de 12 m/s, choca frontalmente con una
moto inicialmente en reposo de masa 140 kg , el auto continúa con rapidez de 10 m/s.
Determine la rapidez de la moto luego del choque:
𝑅: 20 m/s
18. Un patinador cuya masa es de 70 kg, desea saber la masa de su pareja usando una cinta
métrica y una cuerda de 2 m. Al jalar mutuamente de la cuerda hasta juntarse, observa que su
pareja ha recorrido1,2 m y él 0,8 m . Determine la masa de la pareja.
𝑅: 46,67 kg

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FÍSICA
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19. En la figura el niño A atrapa el paquete B, 𝑚𝐴 = 50 kg,
𝑚𝐵 = 10 kg, 𝑚𝑃 = 10 kg, 𝑣
⃗0𝐴 = 2 𝑖
⃗ m/s, 𝑣
⃗0𝐵 = − 0,5 𝑖
⃗m/s,
la superficie horizontal es lisa. Determine la velocidad final
del sistema.
𝑅: 1,64 m/s
20. Se muestra el gráfico 𝐹 vs 𝑡, obtenido durante la colisión de una pelota de tenis de 58 g, contra
una pared. La velocidad inicial de la pelota tiene una magnitud de 32 m/s y es perpendicular a
la pared. Después de la colisión, la pelota rebota perpendicularmente a la pared con la misma
rapidez. Determine el valor máximo de la fuerza de contacto durante la colisión 𝐹𝑚𝑎𝑥.
𝑅: 928 N
𝐹𝑚𝑎𝑥
𝐹 (𝑁)
0 2 4 6 𝑡(ms)