Se observó que conforme la nave espacial Voyager I alcanzaba el punto de su trayectoria más cercano al planeta Saturno había una distancia de 185035 km desde el centro del planeta, y tenía una velocidad de 20970.24 m/s. Sabiendo que Tetis, uno de los satélites de Saturno, describe una órbita circular de radio 294447 km a una rapidez de 11338.56 m/s, determinar la excentricidad de la trayectoria del Voyager I al acercarse a Saturno. Problema de Gravitación.
Una estación espacial S se está montando en su órbita circular a 1280 km sobre la Tierra. El cargador de elementos P junto con el cohete portador tiene una masa de 785 kg y se pone en órbita de aproximación en P a 480 km sobre la superficie terrestre. Calcular: a) los períodos de las órbitas (circular y elíptica) correspondientes a la estación S y a la carga P; b) el ángulo θ que describe la posición relativa entre S y P en la puesta en órbita de P de forma que la maniobra de acoplamiento tenga lugar en A según trayectorias paralelas; c) si el cohete portador puede desarrollar un empuje de 890 N, calcular en segundos el tiempo t durante el cual deben encenderse sus motores en las proximidades del punto A para igualar su velocidad a la de la estación S; d) una vez acoplados el cargamento y la estación, ambos realizan una órbita circular completa. Al pasar de nuevo por el punto A se reduce la velocidad del conjunto para iniciar la maniobra de aterrizaje. De este modo se inicia una trayectoria elíptica de aproximación a la Tierra cuyo apogeo es el punto A. Determinar el incremento de velocidad que debe producirse en el punto A para que el aterrizaje tenga lugar a un ángulo de -90o (punto C). Problema de Gravitación.
¿Cuáles de los siguientes vectores son mutuamente perpendiculares? Cada conjunto de tres números da las componentes de un vector. A=(2, 1, 1); B=(0, 0, 2); C=(1, -2, 0); D=(1, 1, -3); E=(9, 5, 3) Problema de Introducción (Magnitudes y Vectores).
El vector v, expresado en componentes cartesianas viene dado por v=a[1+cos(t)]i+a sen(t)j siendo a una constante y t una variable escalar. Determinar las componentes cartesianas y las componentes intrínsecas de la derivada del vector v respecto a la variable t, comprobando la identidad de ambos resultados. Para que valores de t se verificará ? Problema de Introducción (Magnitudes y Vectores).
El coche A va a una celeridad constante de 96.5 km/h a lo largo de una carretera rectilínea, y el coche B viaja a la misma velocidad en una carretera que es un arco circular de 305 m de radio. Determinar la componente X de la aceleración que tiene el coche A visto por un observador que no gire en el coche B, en el instante en que ambos coches ocupan las posiciones relativas mostradas. Problema de Cinemática de la Partícula.
El avión A vuela describiendo un círculo horizontal de 5 km de radio con celeridad constante de 480 km/h y está inclinado el ángulo correcto que es 20o. Un segundo avión B vuela horizontalmente en línea recta a la velocidad constante de 640 km/h; cuando los dos aviones distan entre sí 8 km, sus velocidades respectivas se sitúan sobre la misma recta. Utilizar el sistema de referencia XYZ ligado a A para determinar la velocidad y aceleración de B según se observa desde A en ese instante. Problema de Cinemática de la Partícula.
El disco ranurado gira en un plano horizontal en torno a su árbol que pasa por C, mientras que la corredera P de 450 g puede moverse libremente en la guía lisa. Partiendo del reposo con la corredera en la posición indicada, se proporciona al disco una aceleración angular en el sentido de las agujas del reloj de 40 rad/s2. Calcular la fuerza en el plano horizontal F ejercida por la guía sobre P al iniciarse el movimiento y la aceleración inicial de P relativa a la ranura. Problema de Dinámica de la Partícula.
El anillo A pesa 6.8 kg y desliza con rozamiento despreciable por la barra vertical. Cuando el anillo parte del reposo de la posición más baja, señalada en la figura, se mueve hacia arriba bajo la acción de una fuerza constante F=222.4 N aplicada mediante el cable. Calcular la constante k del resorte para que la compresión del mismo quede limitada únicamente a 7.6 cm. Se conoce la posición de la pequeña polea en B. Problema de Trabajo y Energía.
Al bloque representado en la figura, de masa m=2 kg y que en la posición indicada está en reposo se le aplica, durante un tiempo de 1.6 s, una fuerza F cuyo módulo varía en función del tiempo según la representación mostrada en la figura. Si el coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano inclinado es μ=0.2 y el ángulo de inclinación del plano inclinado es θ=30o, determinar la velocidad del bloque: a) en el instante en que t=1 s; b) en el instante en que t=2 s; c) el valor de la velocidad máxima alcanzada por el bloque subiendo; d) determinar también el instante en el que el bloque se detienen instantáneamente. ¿Cómo será el movimiento del bloque a partir de ese instante? Problema de Dinámica de la Partícula.
Una partícula de 3 g se mueve hacia una partícula de 7 g con una rapidez de 3 m/s. a) ¿Con qué velocidad se aproxima cada una al centro de masa? b) ¿Cuál es el momento de cada partícula relativo al centro de masa? Problema de Dinámica de los Sistemas de Partículas.
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