Sistemas aislados. Choques

1.-Una partícula de 5 kg de masa, moviéndose a 2 m/s, choca contra otra partícula de 8 kg de masa inicialmente en reposo. Si el choque es frontal y elástico, hallar la velocidad de cada partícula después del choque.

Solución


2.-Un núcleo U en reposo se divide en dos fragmentos con masas de 140 y 90 u.m.a. La Q de la reacción es de 190 MeV. (un mega M es 106 veces). Datos: 1 u.m.a.=1.66 10-27 kg, 1eV=1.6 10-19 J.

Solución


3.-Un cuerpo de 5 kg de masa se mueve sobre una mesa lisa con velocidad de 10 m/s y choca contra otro cuerpo de 10 kg de masa, que se desplaza en dirección perpendicular al anterior con velocidad de 5 m/s. Ambos bloques después del choque quedan unidos y se desplazan juntos. Calcular:

Solución


4.-Una partícula de masa 0.2 kg moviéndose a 0.4 m/s choca contra otra partícula de masa 0.3 kg que está en reposo. Después del choque la primera partícula se mueve a 0.2 m/s en una dirección que hace un ángulo de 40º con la dirección original.

Solución


5.-Una partícula de masa 4 kg y velocidad 2 m/s choca contra otra de 3 kg que está en reposo. La primera se desvía –45º respecto de la dirección inicial y la segunda 30º.

Solución


6.-Tres partículas A, B y C de masas mA = mB = m y mC = 2m, respectivamente se están moviendo con velocidades cuyo sentido se indica en la figura y de valor vA = vB = v y vC = 2v.

Se dirigen hacia el origen del sistema de coordenadas al que llegan en el mismo instante. Al colisionar A y B quedan adheridas y salen en la dirección indicada con velocidad v/2.

Determinar:

Solución


7.-Las esferas de la figura tienen masas mA = 20 g, mB = 30 g y mC = 50 g. Se mueven hacia el origen sobre una mesa sin fricción con velocidades vA = 1.5 m/s y vB = 0.5 m/s. Las tres esferas llegan al origen simultáneamente.

¿Se ha perdido energía cinética en el choque? Si es así, cuánta

Solución


8.-Una partícula de 5 kg de masa moviéndose a 2 m/s choca contra otra partícula de 8 kg de masa inicialmente en reposo.Si la primera partícula se desvió 50º de la dirección original del movimiento. Hallar la velocidad de cada partícula después del choque. Se supone que el choque es elástico

Solución


9.-La figura muestra el resultado del choque entre dos discos de masas m y 2m. El primer disco lleva una velocidad de 2 m/s y el segundo está inicialmente en reposo. Calcular las velocidades (módulos) v1 y v2 de los discos después del choque. Comprobar si es o no elástico.

Solución


10.-Una bala de 50 g de masa se empotra en un bloque de madera de 1.2 kg de masa que está suspendido de una cuerda de 2 m de larga. Se observa que el centro de masa del bloque y la bala se eleva 40 cm. Encontrar el módulo de la velocidad de la bala.

Solución


11.-Una bala de 50 g de masa atraviesa un bloque de madera de 1 kg de masa, que está suspendido de una cuerda de 2 m de larga. Se observa que el centro de masa del bloque se eleva 50 mm.

Despreciar la pérdida de masa del bloque debido al orificio producido por la bala.

Solución


12.-Una bala de 20 g cuya velocidad es de 600 m/s, choca contra un bloque de 1kg, que pende de un hilo sin peso de 1m de longitud, empotrándose en el bloque. Calcular:

Solución


13.-Una bala de 200 g choca con un bloque de 1.5 kg que cuelga de una cuerda, sin peso de 0.5 m de longitud, empotrándose en el bloque. A este dispositivo se le denomina péndulo balístico.

Solución


14.-El péndulo simple de la figura consta de una masa puntual m1=20 kg, atada a una cuerda sin masa de longitud 1.5 m. Se deja caer desde la posición A. Al llegar al punto más bajo de su trayectoria, punto B, se produce un choque perfectamente elástico con otra masa m2=25 kg, que se encuentra en reposo en esa posición sobre una superficie horizontal sin rozamiento. Como consecuencia del choque, la masa m1 rebota hasta alcanzar la posición C a altura h del suelo. Determinar

Solución


15.-Dos bolas de marfil de masas m y 2m respectivamente están suspendidas de dos hilos inextensibles de 1 m de longitud.

Separamos la bola de masa m de su posición de equilibrio 60º, manteniendo el hilo extendido y en el mismo plano vertical que el otro hilo. La soltamos y choca elásticamente con la bola de masa 2m.

Se pide calcular:

Solución


16.-Una bala de masa 0.3 kg y velocidad desconocida choca contra un saco de 4 kg suspendido de una cuerda de 0.5 m de larga y en reposo. Después del choque el saco se eleva hasta que la cuerda hace un ángulo de 30º con la vertical, mientras tanto la bala describe una parábola, estando el punto de impacto a 20 m de distancia horizontal y 1.5 m por debajo. Calcular:

Solución


17.-Una granada se mueve horizontalmente con respecto al suelo a 8 km/s explota dividiéndose en tres fragmentos iguales. Uno sale en dirección horizontal (la misma que llevaba la granada) a 16 km/s. El segundo sale hacia arriba formando un ángulo de 45º y el tercer fragmento, hacia abajo formando un ángulo de 45º.

Solución


18.-Una bala de 10 g se incrusta en un bloque de 990 g que descansa sobre una superficie horizontal sin fricción, sujeto a un resorte de constante k=800 N/m, tal como se ve en la figura. El impacto comprime el resorte 15 cm.

Calcular

Solución


19.-Una bala de masa 0.2 kg y velocidad 50 m/s choca contra un bloque de masa 10 kg, empotrándose en el mismo. El bloque está unido a un resorte de constante 1000 N/m, y el coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano horizontal es de 0.1. Calcular:

Solución


20.-Un bloque de masa m1 = 1 kg choca contra otro bloque que se encuentra en reposo de masa m2 = 2 kg, situado en la posición indicada en la figura. La velocidad del primer bloque inmediatamente antes del choque es v1 = 5 m/s.

Sabiendo que el choque es elástico y que podemos considerar las masas como puntuales, calcular la velocidad de las dos masas inmediatamente después del choque.

Teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento entre el plano y los cuerpos es μ = 0.1, calcular:

Solución


21.-Una bala de 0.2 kg y velocidad u=50 m/s choca contra un bloque de 9.8 kg empotrándose en el mismo. El bloque está unido a un muelle de constante k=1000 N/m. Calcular.

Solución


22.-Un muelle vertical de constante k=1000 N/m sostiene un plato de 2 kg de masa.

Desde 5 m de altura respecto del plato se deja caer un cuerpo de 4 kg de masa que se adhiere al plato.

El muelle se comprime.

Se aconseja tomar como energía potencial cero, la posición inicial del extremo del muelle sin deformar

Solución


23.-Un muelle vertical de constante k=1000 N/m sostiene un plato de 4 kg de masa. Desde 5 m de altura respecto al plato se deja caer una bola de 2 kg que choca elásticamente.

Calcular la máxima deformación del muelle y la altura máxima a la que ascenderá la bola después del choque. (g=10 m/s2)

Solución


24.-Una bola de masa M=0.2 kg está situada sobre una columna a 5 m de altura sobre el suelo. Una bala de m=0.01 kg que se dispara horizontalmente con velocidad de 500 m/s y atraviesa el centro de la bola. La bola cae al suelo a una distancia de 20 m de la columna. (g=10 m/s2)

Problema de la I Olimpiada Internacional de Física. Varsovia, 1967

Solución


25.-Una granada de masa m se dispara con una velocidad de 600 m/s haciendo un ángulo de 60° con la horizontal. Al llegar a la altura máxima la granada hace explosión dividiéndose en dos fragmentos iguales. Uno de estos fragmentos cae verticalmente.

Solución


26.-Se lanza un bloque de 3 kg que descansa sobre un plano horizontal mediante un muelle de constante k=750 N/m. Se comprime el muelle 15 cm y se suelta, el bloque se desplaza 60 cm y choca elásticamente contra otro bloque de 5 kg. El coeficiente cinético entre los bloques y el plano horizontal es μ=0.2.

Solución