Mecánica 4

1.- ¿Qué se entiende por masa de un cuerpo, y con qué fuerza fundamental está relacionada?

respuesta:

Se entenderá como masa o masa gravitatoria a la masa acumulada de electrones, protones y neutrones, siendo además unidad fundamental que está relacionada con la fuerza nuclear.

2.- ¿Cuál es la unidad de masa y como se define?

respuesta:

La unidad de masa es el kilogramo y se define como la masa de un cilindro de platino iridiado, llamado kilogramo prototipo internacional, guardado en la oficina de pesas y medidas de S`evres, París, Francia.

3.- Encontrar la relación entre la masa del protón y la del neutrón.

respuesta:

La relación que existe entre la masa del protón y la del neutrón es que casi tienen la misma masa, esto es:

masa del protón=$$1.672X10^{-27}kg$$

masa del neutrón=$$1.674X10^{-27}kg$$

4.- Enunciar la ley de gravitación universal.

respuesta:

"La magnitud de la fuerza de atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa."

5.- Encontrar la fuerza con que se atraen entre si dos personas de 60 y 80 kg de masa respectivamente, si la distancia entre ellas es de 10 m.

respuesta:

$$F=\frac{(6.67X10^{-11}\frac{m^{3}}{s^{2}})(60kg)(80kg)}{(10m)^{2}}$$

$$F= 3.2016X10^{-9}N$$

6.- Encontrar la fuerza gravitatoria entre un protón y un neutrón a la distancia de $$10^{-15}m$$.

respuesta:

datos:

$$m_1= 1.672X10^{-27}kg$$

$$m_2= 1.674X10^{-27}kg$$

$$r=10^{-15}m$$

$$G= 6.67X10^{-11}\frac{m^{3}}{s^{s}}$$

Ecuación:

$$F=G\frac{m_1m_2}{r^{2}}$$

Sustitución:

$$F= \frac{(6.67X10^{-11}\frac{m^{3}}{s^{s}})(1.672X10^{-27}kg)(1.674X10^{-27}kg)}{(10^{-15}m)^{2}}$$

$$F=1.86X10^{-34}N$$

7.- ¿A qué se debe el hecho de que la aceleración de la gravedad sea menor en la ciudad de México que en el puerto de Veracruz?

respuesta:

El hecho se debe a que en el puerto de Veracruz, se encuentra a nivel del mar que se tomo como referencia para medir la altitud, y la ciudad de México a una mayor altura. Ahora bien la gravedad de la tierra "jala" a los cuerpo al centro de ella, con lo cual, entre más cercanos se encuentren los cuerpos, tanto más es la aceleración de la gravedad, así mismo, entre más alejados se encuentren de la misma, menor sera la aceleración de la gravedad.

Dado que la ciudad de México se encuentra a mayor distancia con relación al puerto de Veracruz, la aceleración de la gravedad en la ciudad de México sera menor en relación al puerto de Veracruz.

8.- ¿Cuál es el peso en newtons, de una persona cuya masa es de 70 kg?

respuesta:

$$p=mg$$

$$p=(70kg)(9.8\frac{m}{s^{2}})$$

$$p=490N$$

9.-Explicar las diferencias esenciales entre masa y peso.

respuesta:

Las diferencias esenciales entre peso y masa es que el peso depende de la aceleración de la gravedad, mientras que la masa no, por ejemplo, el peso de una persona varia si se pesa en al tierra y en la luna, mientras que la masa se conserva, pues es evidente que es la misma.

10.- ¿Cuándo pesa y cuando no pesa un astronauta durante un viaje espacial?

respuesta.

El astronauta pesa cuando aún no despega la nave de la tierra y, cuando no despega y dentro de su nave salta, pues la aceleración de la gravedad lo vuelve a baja.
No pesa cuando una vez en vuelo libre, adentro de su nave, siendo atraído por la aceleración de la gravedad, pero a su vez, la nave es atraída por la misma fuerza, entonces al ser ambos atraídos con la misma aceleración, el astronauta nunca cae, produciéndose el fenómeno de ingravidez y con lo cual el astronauta tiene la sensación de no pesar.

Ahora bien si en vuelo libre el astronauta acelera hacia adelante o hacia atrás, ambas aceleraciones y la del astronauta no serian iguales entre sí,y, por tanto, el astronauta tendría la sensación de haber ganado peso.

11.-Una persona en un elevador observa que su peso se reduce a la mitad. ¿Está el elevador subiendo o bajando?

respuesta:

El elevador se encuentra bajando.

12.-Explicar porque se reduce la aceleración de la gravedad en un plano inclinado.

respuesta:

Suponiendo que tenemos un cuerpo que cae por un plano inclinado de tal manera que recorre sobre él una distancia l, al mismo tiempo que baja una altura h