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Sección 2-7 Cuerpos en caída libre

 

50. Caen gotas de lluvia desde una nube situada a 1700 m  sobre la superficie del suelo. Si no fueran retenidas por la resistencia del aire, .a qué velocidad descenderían las gotas cuando llegan al suelo? .Seria seguro caminar en el exterior durante una tormenta?

 

51. Un cable que soporta a un elevador desocupado de una  construcción se rompe cuando el elevador esta en reposo en la parte más alta de un edificio de 120 m de altura. (a) .A qué velocidad golpearía el elevador el terreno? (b) .Cuanto tiempo transcurrió en la caída? (c) .Cual era su velocidad cuando paso por el punto intermedio de su carrera hacia abajo? (d ) .Durante cuánto tiempo estuvo cayendo cuando paso por el punto intermedio?

 

 52. En una obra en construcción una llave Stillson golpea el terreno a una velocidad de 24.0 m/s. (a) .Desde que altura cayo inadvertidamente? (b) .Cuanto tiempo estuvo en el aire?

53. (a) .A qué velocidad debe ser arrojada una pelota verticalmente hacia arriba con objeto de que llegue a una altura máxima de 53.7 m? (£>) .Cuanto tiempo estuvo en el aire?

 

54. Una roca es arrojada desde un acantilado de 100 m de  altura, .Cuanto tiempo tarda en caer (a) los primeros 50.0 m y (b) los segundos 50.0 m?

 

55. Unos exploradores del espacio “aterrizan” en un planeta  de nuestro sistema solar. Ellos observan que una pequeña roca lanzada verticalmente hacia arriba a razón de 14.6 m/s tarda 7.72 s en regresar al suelo. .En que planeta aterrizaron? (Sugerencia: Véase el apéndice C.)

 

56. Una pelota es arrojada verticalmente a una velocidad inicial de 20.5 m/s desde una altura de 58.8 m. (a) .Cual será su velocidad justo antes de que llegue al suelo?

(b) .Que tanto tiempo le tomo a la pelota llegar al suelo?

(c) .Cuales serian las respuestas a (a) y a (b) si la pelota fuera lanzada directamente hacia arriba desde la misma altura y a la misma velocidad inicial?

 

57. La figura 32 muestra un aparato sencillo para medir el tiempo de reacción. Consta de una tira de cartulina marcada con una escala y dos puntos grandes. Un amigo sostiene la tira entre los dedos pulgar e índice en el punto superior y usted coloca sus dedos pulgar e índice en el punto inferior, teniendo cuidado de no tocar la tira. Su amigo suelta la tira, y usted trata de pescarla tan pronto como sea posible cuando ve que empieza a caer. La marca situada en el lugar en que usted pesca la tira da el tiempo de reacción. .A qué distancia del punto inferior se ponen las marcas de 50-, 100-, 200-, y 250-ms?

 

58. Una pelota arrojada hacia arriba tarda 2.25 s en llegar a una altura de 36.8 m. (a) .Cual fue su velocidad inicial? (b) .Cual es su velocidad a esta altura? (c) .Cuanta más altura alcanzara la pelota?

 

59. Mientras pensaba en Isaac Newton, una persona parada en un puente sobre una carretera deja caer inadvertidamente una manzana desde la barandilla justo cuando el extremo frontal de un camión pasa directamente abajo de la barandilla. Si el vehículo se está moviendo a 55 km/h (= 34 mi/h)

y tiene una longitud de 12 m (= 39 ft), .que tanto más arriba del camión deberá estar la barandilla si la manzana no logra golpear la parte trasera del camión?

 

60. Un cohete es disparado verticalmente y asciende con una  aceleración vertical constante de 20 m/s2 durante 1.0 min. Su combustible se agota entonces totalmente y continúa como una partícula en caída libre. (a) .Cual es la altitud máxima alcanzada? (b) .Cual es el tiempo total transcurrido

desde el despegue hasta que el cohete regresa a la Tierra? (Desprecie las variaciones de g con la altitud).

 

61. Un jugador de baloncesto, a punto de “encestar” la pelota, salta 76 cm verticalmente. .Cuanto tiempo invierte el jugador (a) en los últimos 15 cm de su salto y (b) en los primeros 15 cm de su salto? Ayuda esto a explicar el por qué estos jugadores parecen quedar suspendidos en el aire en la cima de sus saltos?

 

62. Una piedra es lanzada verticalmente hacia arriba. En su trayecto pasa el punto A, a una velocidad v, y el punto B, 3.00 m más alto que A, a velocidad v/2. Calcule (a) la velocidad v y (b) la altura máxima alcanzada por la piedra arriba del punto B.

 

63. De la boca de una regadera gotea agua en el piso 200 cm  más abajo. Las gotas caen a intervalos de tiempo regulares, la primera gota golpea el piso en el instante en que la cuarta gota comienza a caer. Hallar la ubicación de cada una de las otras gotas cuando una de ellas llega al suelo.

 

64. La instalación para la investigación de la gravedad cero (the Zero Gravity Research Facility), en el Centro Lewis de investigación de la NASA, incluye una torre de caída de 145 m. Esta es una torre vertical evacuada en la cual, entre otras posibilidades, puede dejarse caer una esfera de 1 m de diámetro que contiene un paquete experimental. (a) .Cuanto tiempo está este paquete experimental en

caída libre? (b) .Cual es su velocidad ad en la parte inferior de la torre? (c) En la parte inferior de la torre, la esfera experimenta una aceleración promedio de 25g cuando su velocidad se reduce a cero. .Que distancia ha recorrido al llegar al reposo?

 

 65. Una bola se deja caer desde una altura de 2.2 m y rebota a una altura de 1.9 m sobre el suelo. Suponga que la bola está en contacto con el suelo durante 96 ms y determine la aceleración promedio (en magnitud y dirección) de la  bola durante su contacto con el suelo. 66. Una mujer cayo 144 ft desde la cima de un edificio, “aterrizando” sobre una caja de ventilación de metal, la cual se hundió a una profundidad de 18 in. Ella sobrevivió sin daños serios. .Que aceleración (se supone uniforme) experimento durante la colisión? Exprese su respuesta en términos de g. 67. Si un objeto viaja la mitad de su trayectoria total en el último segundo de su caída desde el reposo, halle (a) el tiempo y

(ti) la altura de su caída. Explique la solución físicamente inaceptable de la ecuación cuadrática del tiempo.

 

68. Dos objetos comienzan una caida libre desde el reposo partiendo de la misma altura con 1.00 s de diferencia. En cuanto tiempo después de que el primer objeto comenzó a caer estarán los dos objetos separados a una distancia de 10.0 m?

 

69. Como se ve en la figura 34, Clara salta desde un puente,  seguida de cerca por Jaime. .Cuanto tiempo espero Jaime. después de que Clara salto? Suponga que Jaime tiene una altura de 170 cm y que el nivel desde el que saltaron está arriba de la fotografía. Haga mediciones escalares directamente en la fotografía.

 

70. Un globo esta ascendiendo a razón de 12.4 m/s a una altura de 81.3 m sobre el nivel del suelo cuando se deja caer desde el un bulto, (a) .A qué velocidad golpea el bulto el suelo? (ti) .Cuanto tiempo le tomo llegar al suelo?

 

 71. Una paracaidista, después de saltar, cae 52.0 m sin fricción. Cuando se abre el paracaídas, ella decelera a razón de 2.10 m/s2 y llega al suelo a una velocidad de 2.90 m/s. (a) .Cuanto tiempo estuvo la paracaidista en el aire? (ti) .A qué altura comenzó la caída?

 

72. Una bola de plomo se deja caer en una alberca desde un trampolín a 2.6 m sobre el agua. Golpea el agua con una cierta velocidad y luego se hunde hasta el fondo con esta misma velocidad constante. Llega al fondo 0.97 s después de que se ha dejado caer, (a) .Que profundidad tiene la  alberca? (ti) .Supongamos que se deja drenar toda el agua de la alberca. La bola es arrojada de nuevo desde el trampolín de modo que, otra vez, llega al fondo en 0.97 s.  .Cual es la velocidad inicial de la bola?

 

73. En el Laboratorio Nacional de Física de Inglaterra se hizo una medición de la aceleración g arrojando una bola de vidrio hacia arriba en un tubo evacuado y dejándola regresar, como en la figura 35. Sea A/L el intervalo de tiempo entre los dos pasos a través del nivel inferior, el intervalo de tiempo entre los dos pasos a través del nivel superior, y H la distancia entre los dos niveles. Demuestre que 8 H

 

74. Una bola de acero se deja caer desde el techo de un edificio (la velocidad inicial de la bola es cero). Un observador parado enfrente de una ventana de 120 cm de altura nota que a la bola le toma 0.125 s caer desde la parte superior de la ventana a la parte inferior. La bola continua cayendo, choca en forma completamente elástica con una acera horizontal,  y reaparece en la parte baja de la ventana 2.0 s después de haber pasado por allí en su ruta de caída. .Cual es la altura del edificio? (La bola tendría la misma velocidad en un punto yendo hacia arriba que la que tenia yendo hacia abajo después de una colisión completamente elástica.)

 

 75. Un perro ve una maceta de flores subir y luego bajar a través de una ventana de 1.1 m de altura. Si el tiempo total en que la maceta esta a la vista es de 0.74 s, halle la altura por sobre el dintel de la ventana a la que se eleva la maceta.

 

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