EjerciciosFyQ

Fuerza sobre la pelota de tenis que aplica Carlos Alcaraz (8533)

F_y_Q — 2025-09-05T02:14:57Z

En la final del US Open de 2022, «Carlitos» Alcaraz ganó su primer Grand Slam y consiguió el número uno del mundo venciendo en la final a Casper Ruud. En uno de los puntos, la bola de tenis llegó a la raqueta de «Carlitos» a una velocidad de y la devolvió con un golpe de derecha a una velocidad de . Si la masa de la pelota de tenis es de 58 g y el tiempo de contacto con la raqueta fue de 1 ms, ¿cuál fue la fuerza que le aplicó a la pelota en ese golpe?

Este problema está relacionado con el impulso mecánico y su relación con la variación del momento lineal de la pelota. El impulso mecánico es el producto de la fuerza que se aplica sobre la pelota por el tiempo durante el que se aplica, y se invierte en variar el momento lineal de la pelota. Si despejas la fuerza en la ecuación:

Cobra importancia el criterio de signos para las velocidades de la pelota y expresar las unidades en el Sistema Internacional. Si consideras que el sentido en el que sale despedida la pelota es positivo, el sentido de la pelota que llega a la raqueta de «Carlitos» será negativo:

Fuerza de fricción sobre un bloque que cae por un plano inclinado (8332)

F_y_Q — 2024-10-17T04:45:37Z

Un bloque de 2 kg arranca del reposo en la parte superior de un plano inclinado , y tarda 4 s en llegar al final del plano, recorriendo un total de 6 m. Calcula la fuerza de fricción que actúa sobre el bloque.

Si haces un esquema de la situación y dibujas las fuerzas presentes en él, obtienes:

En la dirección del movimiento solo tienes la componente «x» del peso y la fuerza de rozamiento como causantes del movimiento del descenso del bloque. La suma de ambas fuerzas tiene que ser igual al producto de la masa del bloque por la aceleración que experimenta.

La aceleración del movimiento la obtienes si consideras la distancia que recorre y el tiempo que emplea en ello:

Sustituyes los datos del enunciado y calculas:

Aplicas la segunda ley de Newton y despejas el valor de la fuerza de rozamiento. Ten en cuenta que se opone al movimiento, por eso la consideras negativa:

Si escribes la componente del peso en función de la masa y sustituyes:

Cantidad de movimiento de un electrón que gira alrededor del núcleo (7890)

F_y_Q — 2023-03-23T07:22:58Z

Un electrón, cuya masa es , gira alrededor de un núcleo con una velocidad de . ¿Cuál es la cantidad de movimiento del electrón?

El momento lineal del electrón es el producto de su velocidad por el valor de la masa. Se trata de una magnitud vectorial que tiene la misma dirección y sentido que la velocidad. El módulo de la cantidad de movimiento es:

Solo tienes que sustituir y calcular:

Porcentaje de error cometido en el cálculo de la aceleración de un sistema (7871)

F_y_Q — 2023-03-02T08:33:34Z

Se aplica una fuerza de a una masa de , haciendo que se acelere. ¿Cuál es el porcentaje de incertidumbre de su aceleración?

La incertidumbre es del

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN VÍDEO.

Impulso mecánico y fuerza sobre una pelota de béisbol (7844)

F_y_Q — 2023-01-30T12:45:08Z

Una pelota de beisbol de 150 g, que se mueve hacia el bateador a una velocidad de 30 m/s, es golpeada con un bate, lo cual le provoca una velocidad de 42 m/s en dirección contraria a la inicial. Determina:

a) El impulso sobre la pelota.

b) La fuerza media ejercida sobre la pelota si el bate estuvo en contacto con ella durante 0.002 s.

a) El impulso puedes determinarlo con la expresión:

Ten cuidado con los signos. Si consideras la velocidad inicial como negativa, la velocidad final y el impulso serán positivos:

b) El impulso mecánico también se puede expresar en función de la fuerza que se aplica sobre la pelota y el tiempo durante el que actúa la fuerza. Despejas el valor de la fuerza:

Sustituyes el valor calculado para el impulso y el tiempo:

Cuerpo sobre un plano horizontal con rozamiento sobre el que se aplica una fuerza (7762)

F_y_Q — 2022-10-26T08:40:55Z

Sobre un cuerpo de 10 kg, en reposo en un plano horizontal, actúa una fuerza de 50 N. Se observa que en recorrer 50 m ha tardado 5 s. Determina:

a) El valor del coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y el plano.

b) La velocidad del cuerpo al cabo de ese tiempo.

c) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento.

Lo primero que debes hacer es calcular la aceleración aplicada al cuerpo:

Conoces la distancia que recorre el cuerpo y el tiempo que tarda:

a) Si consideras que solo actúan sobre el cuerpo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento, que siempre se opone al movimiento, se tiene que cumplir la ecuación:

Sustituyes y calculas:

b) El cuerpo sigue un movimiento acelerado y su velocidad será:

c) El trabajo de rozamiento es:

Impulso mecánico y fuerza que ejerce un bate sobre una pelota de béisbol (7755)

F_y_Q — 2022-10-14T06:56:29Z

Una pelota de béisbol de 0.14 kg se desplaza hacia el bate con una velocidad . Después del golpe, la pelota se mueve verticalmente hacia arriba con una velocidad . Encuentra la dirección y la magnitud del impulso dado a la pelota por el bate. Suponiendo que la pelota y el bate están en contacto durante 1.5 ms, ¿cuál es la fuerza que ha ejercido el bate sobre la pelota?

El impulso mecánico es igual a la variación de la cantidad de movimiento que experimenta la pelota tras el contacto con este:

Sustituyes los datos y calculas:

El módulo del vector obtenido es:

La dirección del vector es:

El impulso mecánico lo puedes escribir en función de la fuerza aplicada sobre la pelota y el tiempo durante el que es aplicada la fuerza. Despejas la fuerza:

Ahora sustituyes y obtienes el vector fuerza:

Tiempo que tarda en bajar un plano inclinado un objeto al aumentar el ángulo (7698)

F_y_Q — 2022-08-30T12:18:41Z

Un bloque desciende por un plano inclinado con velocidad constante, cuando el plano se inclina un ángulo de . ¿Cuánto tiempo tardará en descender de una altura h = 40 cm, cuando el plano se inclina un ángulo de ?

Con el primer ángulo puedes calcular el valor del coeficiente de rozamiento porque el bloque desciende con velocidad constante, es decir, sin aceleración. Si aplicas la segunda ley de la dinámica obtienes la ecuación:

Si aumentas el ángulo del plano ya no deslizará con velocidad constante y puedes calcular la aceleración con la que cae el bloque aplicando la ecuación anterior:

Sustituyes y calculas la aceleración:

La distancia que debe recorrer el bloque la obtienes aplicando la definición del seno:

Como desciende con un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado solo tienes que aplicar la expresión que relaciona la distancia con el tiempo:

Aceleración de un sistema para que una masa no caiga debido al rozamiento (7678)

F_y_Q — 2022-08-06T08:31:36Z

El siguiente sistema está constituido por dos masas y . El sistema acelera y se mantiene tal y como está en el dibujo sin que se caiga. Calcula:

a) La aceleración mínima del sistema para que se cumpla lo que se ha descrito si la fricción estática tiene un coeficiente de rozamiento estático .

b) Calcula las fuerzas normales entre y en las condiciones anteriores.

c) Calcula la normal de una de las 4 ruedas que están en contacto con el suelo si la masa se encuentra homogéneamente distribuida. No debes tener en cuenta el peso de las ruedas ni del soporte.

Si pintas las fuerzas presentes en el cuerpo de masa :

a) En la dirección vertical deben ser iguales la fuerza de rozamiento del cuerpo 2 y su peso:

El cálculo de la aceleración es rápido:

b) La fuerza normal la calculas a partir de la fuerza asociada a la aceleración del sistema:

c) Para hacer este cálculo solo debes tener en cuenta la masa total del sistema:

Sistema de masas enlazadas sobre el que se aplica una fuerza (7665)

F_y_Q — 2022-07-17T07:52:05Z

El siguiente sistema, sin fricción, está constituido por tres masas iguales de valor 2 kg. La masa está sometida a una fuerza de 100 N que forma un ángulo de con la horizontal.

Calcula:

a) La tensión de la cuerda y la aceleración.

b) Las fuerzas de acción y reacción entre las masas y .

c) Determina el trabajo hecho por la fuerza F en 5 s si el sistema parte del reposo.

Para que la fuerza F coincida con el sistema de referencia es bueno descomponerla en las componentes y :

Es muy conveniente dibujar las fuerzas presentes en el sistema que vas a tener que considerar. Recuerda que no hay rozamiento. El esquema podría ser este y lo puedes ver con más detalle si clicas en la miniatura:

a) (Considero positivas las fuerzas que apuntan hacia la izquierda). Si aplicas la segunda ley de Newton:

La aceleración la obtienes al sustituir y calcular:

La tensión de la cuerda la calculas aislando el cuerpo 3:

b) La fuerza de acción y reacción entre los cuerpos 1 y 2 serán de la misma intensidad y sentido contrario. El módulo de ambas es la fuerza neta que sufre el cuerpo 2, es decir:

c) Lo primero que debes conocer es la distancia que recorre el sistema en los 5 s:

El trabajo es el producto de la fuerza por el desplazamiento que provoca: