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Preguntas de repaso
6.1. Explique con claridad la diferencia entre los términos
rapidez y velocidad. Un piloto de carreras de
automóviles recorre 500 vueltas en una pista de 1
mi en un tiempo de 5 h. ¿Cuál fue su rapidez media?
¿Cuál fue su velocidad media?
6.2. Un conductor de autobús recorre una distancia de
300 km en 4 h. Al mismo tiempo, un turista recorre
los mismos 300 km en un automóvil, pero se detiene
y hace dos pausas de 30 minutos. Sin embargo, el
turista llega a su destino en el mismo instante que
el conductor del autobús. Compare la rapidez media
de los dos conductores.
6.3. Presente varios ejemplos de movimiento donde la
rapidez sea constante pero la velocidad no.
6.4. Una bola de boliche desciende en una canal con inclinación
de 30° una distancia corta y después se nivela
unos cuantos segundos para iniciar finalmente un ascenso
en otro tramo inclinado 30°. Comente la aceleración
de la bola a medida que pasa por cada segmento
de su trayecto. ¿La aceleración es la misma cuando la
pelota sube por el tramo inclinado que cuando baja con
esa misma inclinación? Suponga que la bola recibe
un impulso inicial en la parte superior del primer tramo
inclinado y después viaja libremente a mayor velocidad.
¿Será diferente la aceleración en cualquiera de los
segmentos?
6.5. Una piedra es arrojada verticalmente hacia arriba.
Asciende hasta la máxima altura, regresa al punto
de partida y continúa descendiendo. Comente los
signos de su desplazamiento, velocidad y aceleración
en cada punto de su trayectoria. ¿Cuál es su
aceleración cuando la velocidad llega a cero en el
punto más alto?
Problemas
Sección 6.1 Rapidez y ve lo cidad
6.1. Un automóvil recorre una distancia de 86 km a una
rapidez media de 8 m/s. ¿Cuántas horas requirió
para completar el viaje?
Resp. 2.99 h
6.2. El sonido viaja con una rapidez media de 340 m/s.
El relámpago que proviene de una nube causante
de una tormenta distante se observa en forma casi
inmediata. Si el sonido del rayo llega a nuestro oído
3 s después, ¿a qué distancia está la tormenta?
6.3. Un cohete pequeño sale de su plataforma en dirección
vertical ascendente y recorre una distancia de
40 m antes de volver a la Tierra 5 s después de que
fue lanzado. ¿Cuál fue la velocidad media de su recorrido?
Resp. 16 m /s
6.4. Un automóvil transita por una curva en forma de U
y recorre una distancia de 400 m en 30 s. Sin embargo,
su posición final está a sólo 40 m de la inicial.
6 .6 . Cuando no existe la resistencia del aire, un proyectil
requiere el mismo tiempo para llegar al punto más
alto que para regresar al punto de partida. ¿Seguirá
siendo válida esta afirmación si la resistencia del
aire no es insignificante? Trace diagramas de cuerpo
libre para cada situación.
6.7. ¿El movimiento de un proyectil disparado a cierto
ángulo es un ejemplo de aceleración uniforme?
¿Qué sucede si es disparado verticalmente hacia
arriba o verticalmente hacia abajo? Explique.
6.8. ¿En qué ángulo se debe lanzar una pelota de béisbol
para lograr el máximo alcance? ¿Con qué ángulo
debe lanzarse para lograr la máxima altura?
6.9. Un cazador dispara directamente una flecha contra
una ardilla que está en la rama de un árbol y el animal
cae en el instante que la flecha sale del arco.
¿Lesionará la flecha a la ardilla? Trace las trayectorias
que cabe esperar. ¿En qué condiciones no heriría
la flecha a la ardilla?
6.10. Un niño deja caer una pelota desde la ventanilla de
un automóvil que viaja con una rapidez constante
de 60 km/h. ¿Cuál es la velocidad inicial de la pelota
en relación con el suelo? Describa el movimiento.
6.11. Un coche de juguete es arrastrado sobre el suelo con rapidez
uniforme. Un resorte unido al coche lanza una
canica verticalmente hacia arriba. Describa el movimiento
de la canica en relación con el suelo y con el coche.
6.12. Explique el ajuste que es necesario realizar en la
mira de un rifle cuando la distancia del blanco se va
incrementando.
6.13. Explique el razonamiento en que se basa el uso de
trayectorias altas o bajas para realizar las patadas
de despeje en un juego de fútbol americano.
¿Cuál es la rapidez media y cuál es la magnitud de
la velocidad media?
6.5. Una mujer camina 4 min en dirección al Norte a una
velocidad media de 6 km/h; después camina hacia
el Este a 4 km/h durante 10 min. ¿Cuál es su rapidez
media durante el recorrido? Resp. 4.57 km/h
6 .6 . ¿Cuál es la velocidad media de todo el recorrido
descrito en el problema 6.5?
6.7. Un automóvil avanza a una rapidez media de 60
m i/h durante 3 h y 20 min. ¿Cuál fue la distancia
recorrida?
Resp. 200 mi
6 .8 . ¿Cuánto tiempo lleva recorrer 400 km si la rapidez
media es de 90 km/h?
6.9. Una canica rueda hacia arriba una distancia de 5 m en
una rampa inclinada y luego se detiene y vuelve hasta
un punto localizado 5 m más abajo de su punto
de partida. Suponga que x 0 cuando t = 0. Todo
Capítulo 6 Resumen y repaso 133