Fuerza

Interacción entre dos o más cuerpos, que puede causar cambios en sus estados de movimiento o reposo. Es una magnitud vectorial. Sus unidades son

S.I.: [newton] = [N]C.G.S.: [dina] = [dyn]

La fuerza neta es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo o sistema.

Matemáticamente: F→

neta = F→

1 + F→

2 + F→

3 +...

Masa

Es la cantidad de materia que compone un cuerpo. Es una magnitud escalar, se simboliza por m, se considera constante y se mide con un instrumento llamado balanza. Sus unidades son

S.I.: [kg] C.G.S.: [g]

Peso

Es la fuerza con que los cuerpos masivos (como los planetas) atraen a otros cuerpos hacia su centro. Es una magnitud vectorial y su valor es variable. Se calcula como:

P→

= m · g→

El peso es un vector que siempre apunta hacia el centro del planeta y se mide con un instrumento llamado dinamómetro. Sus unidades son

P = mg

mS.I.: [newton] = [N] C.G.S.: [dina] = [dyn]

GUÍA DE TRABAJO - LEYES DE NEWTON NOMBRE: CURSO: II

10

Leyes de Newton

1. Ley de inercia: “Si un cuerpo se mueve en línea recta y con velocidad constante (MRU), o se encuentra en reposo, entonces se puede afirmar que la fuerza neta que actúa sobre él es cero”.

2. Ley fundamental de dinámica: “Si un cuerpo acelera (su velocidad cambia constantemente en el tiempo), se puede afirmar que la fuerza neta sobre él es distinta de cero”.

Matemáticamente, esta ley puede expresarse como

Fneta = m · a

Según esta definición, las unidades de fuerza son

S.I.: kg · ms2 = [newton] = [N] C.G.S.: g · cm

s2 = [dina] = [dyn]

Fuerza de acción

Fuerza dereacción

3. Ley de acción y reacción: “Si un cuerpo A ejerce una fuerza (acción) sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo B ejercerá una fuerza en respuesta, de igual módulo y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo A (reacción)”.

Características de las fuerzas de acción y reacción:

1. Poseen igual módulo 2. Poseen igual dirección 3. Poseen sentidos opuestos 4. Son instantáneas 5. Actúan sobre cuerpos distintos

Tensión

T1

T2

T

mg

T

T1 = T2

La tensión es cualquier fuerza transmitida a través de una cuerda o cable.

Las tensiones aparecen en pares y son contrapuestas, es decir, poseen sentidos opuestos; en una misma cuerda, las tensiones poseen igual módulo.

11

Fuerza normal

La normal es una fuerza de reacción que actúa sobre todo cuerpo que descansa sobre una superficie; es ejercida por la superficie sobre el cuerpo. Si la superficie es horizontal, el módulo de la fuerza normal toma el mismo valor del módulo del peso del cuerpo, es decir N = mg

Sus unidades son m

N = mg

Peso = mg

S.I.: = [newton] = [N] C.G.S.: [dina] = [dyn]

Sumatoria vectorial de fuerzas

F1

→F2

→

F2

→

F1

→FR

→

F1

→

F2

→

FR

→

Fuerza resultante Fuerza resultante

GUÍA CURSOS ANUALES

Para esta guía, considere que la magnitud de la aceleración de gravedad (g) es 10 ms2 .

1. Respecto a la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo, es correcto afirmar que

I) es positiva si el cuerpo se mueve con aceleración constante. II) si es nula, el cuerpo está en reposo o experimenta una velocidad constante.III) corresponde a la resultante de la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.

A) Solo I D) Solo II y IIIB) Solo II E) I, II y IIIC) Solo I y II

2. Sobre un cuerpo P se aplica una fuerza de magnitud F, paralela a la superficie, produciendo una aceleración Q. Si se aumenta la fuerza aplicada, entonces es correcto afirmar que

A) la aceleración que experimenta el cuerpo aumenta.B) la aceleración que experimenta el cuerpo disminuye.C) el peso aumenta.D) la fuerza normal aumenta.E) el peso disminuye.

3. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo de masa 4 [kg], si la aceleración que experimenta tiene una magnitud de 20 m

s2?

A) 0,2 [N] D) 20,0 [N]B) 4,0 [N] E) 80,0 [N]C) 5,0 [N]

4. Un auto de 500 [kg] de masa, al ser empujado, se mueve sobre un plano horizontal como lo indica su gráfico rapidez v en función del tiempo t. ¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre él?

10

2 t[s]

v[ ms ]A) 0,5 [kN] B) 1,0 [kN]C) 2,0 [kN]D) 2,5 [kN]E) 3,5 [kN]

GUÍA DE EJERCICIOSDinámica : fuerza y leyes de Newton

SELECCIÓN MULTIPLE

Fís

ica

Darío

Sal

as

1

2

5. Si sobre una caja de 2 [kg] de masa, apoyada sobre una superficie lisa, actúan dos fuerzas horizontales tal como indica la figura, ¿cuál es la magnitud de la aceleración de la caja?

A) 3 m

s2 B) 4 m

s2 2 [kg]12 [N] 4 [N]

C) 6 ms2

D) 8 m

s2

E) 12 ms2

6. Respecto de las fuerzas de acción y reacción, ¿cuál(es) de las siguientes proposiciones es (son) correcta(s)?

I) La fuerza de acción actúa primero, inmediatamente después aparece la reacción. II) Acción y reacción siempre actúan sobre cuerpos distintos.III) Acción y reacción siempre actúan en distinta dirección.

A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) Solo I y IIIC) Solo III

7. La figura adjunta muestra los cuerpos p y q, sobre una superficie horizontal, con masas mp y mq, respectivamente. Si Np y Nq son las magnitudes de la fuerza normal que actúa sobre los cuerpos p y q, respectivamente, entonces es correcto afirmar que

Nq

Np

q

p

g

I) Np = mp ∙ g II) Nq = NpIII) Nq = mq ∙ g

A) Solo IB) Solo IIC) Solo IIID) Solo I y IIE) Solo I y III

8. Para mover un televisor de 12 [kg] apoyado sobre un plano horizontal, se le aplica una fuerza constante, paralela al plano, que le produce una aceleración neta de 0,4 m

s2 . La fuerza ejercida sobre el televisor y la distancia que recorre en 5 [s], a partir del instante de aplicación de la fuerza, son respectivamente

A) 30,0 [N] y 2 [m] D) 30,0 [N] y 10 [m]B) 4,8 [N] y 4 [m] E) 4,8 [N] y 12 [m]C) 4,8 [N] y 5 [m]

Fís

ica

Darío

Sal

as

3

9. Si un cuerpo pesa 500 [N] en la superficie terrestre, ¿cuál es la masa de dicho cuerpo?

A) 5 [kg] D) 500 [kg]B) 10 [kg] E) 5.000 [kg]C) 50 [kg]

10. En el gráfico de rapidez v en función del tiempo t, se representan dos objetos, A y B. Si sobre ambos actúan fuerzas iguales, ¿cuál es la relación entre las masas mA : mB?

t [s]

A

B

4

9

6

v[ ms ]A) 1 : 3 B) 2 : 3C) 3 : 3D) 3 : 2E) 3 : 1

11. Un astronauta viaja al planeta "Triptón", donde la aceleración de gravedad es la quinta parte que en la Tierra. Si en la Tierra tiene masa “m” y peso “p”, en dicho planeta su masa y peso serán, respectivamente

A) m y p. D) m5

y p.

B) 5m y 5p. E) m5

y p5

.

C) m y p5

.

12. Un objeto de m = 12 [kg] está suspendido, tal como indica la figura. El módulo de la fuerza neta sobre él es

A) –120 [N]

m

B) –12 [N]C) 0 [N]D) 12 [N]E) 120 [N]

13. Un cuerpo se mueve sobre una superficie sin roce, tal como indica el gráfico adjunto de velocidad v en función del tiempo t. Si la masa del cuerpo es constante, entonces es correcto afirmar que la fuerza neta que actúa sobre él

t

vA) va aumentando. B) va disminuyendo.C) es constante.D) es nula.E) es negativa.

Fís

ica

Darío

Sal

as

4

14. Un cuerpo es sometido a un experimento físico, cuyos resultados se expresan en el gráfico adjunto, donde se representa la magnitud de la fuerza F en función de la magnitud de la aceleración a. ¿Cuál es el valor de la masa del cuerpo?

F [N]

20

10a[ ms2 ]

A) 0,5 [kg]B) 1,0 [kg] C) 2,0 [kg]D) 20,0 [kg]E) 200,0 [kg]

15. Un cuerpo de masa “m” se desliza sobre una mesa horizontal sin roce, con una aceleración constante “a”. El módulo de la fuerza normal es que el módulo del peso.

A) mayor D) menorB) mayor o igual E) menor o igualC) igual

16. En el diagrama de la figura, la fuerza normal está representada por el vector

A) a→ a→

c→e→

d→

b→B) b→ C) c→

D) d→

E) e→

17. Al aplicar una fuerza de magnitud 200 [N] (paralela a la superficie) a un cuerpo, esta produce una

aceleración de magnitud 4 ms2 . ¿Cuál es la magnitud de la aceleración que adquiere el cuerpo

si se aplica, además, otra fuerza de 50 [N], en la misma dirección, pero en sentido contrario a la

anterior?

A) 2 ms2

B) 3 ms2

C) 5 ms2

D) 8 ms2

E) 10 ms2

Fís

ica

Darío

Sal

as

5

18. Respecto a la Ley de inercia, es correcto afirmar que

A) un cuerpo de mayor masa experimenta una menor aceleración, al aplicárseles una misma fuerza.

B) sobre un cuerpo de mayor masa, actúa una fuerza normal de mayor módulo.C) si un cuerpo se mueve con velocidad constante, la fuerza neta sobre él es nula. D) toda fuerza genera una reacción.E) si la fuerza neta sobre un cuerpo no es nula, el cuerpo experimenta una aceleración.

19. La figura adjunta muestra las fuerzas que ejercen Juan, Carlos y Claudio sobre una caja de masa 10 [kg], que se encuentra inicialmente en reposo sobre una superficie horizontal sin roce.

10 [N]

30 [N]40 [N]

Respecto a lo anterior es INCORRECTO afirmar que

A) la aceleración que experimenta la caja es nula.B) la magnitud de la fuerza normal que actúa sobre la caja es nula.C) la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre la caja es nula.D) la velocidad que experimenta la caja es nula.E) la magnitud de la fuerza horizontal resultante que actúa sobre la caja es nula.

20. Despreciando el roce, para la figura es correcto afirmar que

p

q

2 [kg] T

T

8 [kg]

I) la fuerza normal sobre el bloque p es 20 [N].

II) la magnitud de la aceleración del bloque q es 8 ms2 .

III) la tensión T de la cuerda es 16 [N].

A) Solo IB) Solo IIC) Solo IIID) Solo II y IIIE) I, II y III

Fís

ica

Darío

Sal

as

6

21. Un hombre de 70 [kg] se encuentra de pie sobre una pesa dentro de un ascensor. La pesa registra la fuerza en newtons ejercida sobre ella por cualquier objeto que se coloque encima. Respecto a lo anterior, es correcto afirmar que

I) la lectura de la pesa será de 826 [N] si el ascensor sube con una aceleración de 1,8 ms2 .

II) la lectura de la pesa será de 574 [N] si el ascensor baja con una aceleración de 1,8 ms2

.

III) si el ascensor sube con velocidad constante, la lectura de la pesa es mayor a 700 [N].

A) Solo I D) Solo I y IIB) Solo II E) I, II y IIIC) Solo III

22. Para el problema anterior, ¿cuál es la lectura de la pesa cuando el ascensor baja, aumentando su rapidez en 10 m

s en cada segundo?

A) 0,0 [N] D) 70,0 [N]B) 0,7 [N] E) 700,0 [N]C) 7,0 [N]

23. Tres bloques de masas m1 = 10 [kg], m2 = 20 [kg] y m3 = 30 [kg] están unidos mediante cuerdas inextensibles y de masas despreciables sobre una superficie sin roce. Si se aplica una fuerza horizontal F de magnitud 60 [N], tal como lo muestra la figura, es correcto afirmar que

T1 T2 T3 T4m1m2

m3

I) la aceleración del bloque de masa m2 es 1 ms2 .

II) la tensión T1 de la cuerda es 10 [N].III) la tensión T3 de la cuerda es 30 [N].

Es (son) correcta(s)

A) solo I.B) solo II.C) solo III.D) solo I y II.E) I, II y III.

Fís

ica

Darío

Sal

as

7

24. De acuerdo con la figura adjunta y considerando que no hay fricción entre las superficies en contacto, ¿cuál es la aceleración del cuerpo B?

A

MA = 7 [kg]

MB = 3 [kg]

B

A) 3 ms

B) 4 m

s

C) 7 ms

D) 10 ms

E) 12 ms

25. Respecto a la pregunta anterior, suponiendo que existe espacio suficiente y tomando en cuenta la aceleración calculada anteriormente, ¿qué distancia recorrerá el cuerpo A al cabo de dos segundos, considerando que partió del reposo?

A) 4 [m]B) 6 [m]C) 8 [m]D) 12 [m]E) 14 [m]

Fís

ica

Darío

Sal

as