Hoja de trabajo – Física

Dinámica Traslacional

Mes 3

Nombre del estudiante: ______________________________________________________

1

Mecánica

Para cada una de las definiciones indica el número del concepto que le corresponde de la lista de la derecha.

Medida de interacción entre los cuerpos

Medida de inercia de un cuerpo

Fuerza con la que la tierra atrae a los cuerpos

Explica las causas del movimiento

Estudia el movimiento a velocidades menor a la de la luz

Fuerza que ejerce la superficie y es perpendicular a ella

Fuerza que se opone al movimiento cuando el cuerpo está en

movimiento

Estudia los cuerpos en equilibrio

Tendencia que tienen los cuerpos a conservar su estado de

movimiento ya sea reposo o velocidad constante

Número que indica el índice de rugosidad entre las superficies

en contacto

Fuerza que se transmite a través de cuerdas o cables

Representación gráfica de las fuerzas que interactúan sobre un

cuerpo

Se produce cuando hay un desequilibrio de fuerzas

Movimiento que se da cuando un cuerpo cambia de posición

1. Aceleración

2. Mecánica clásica

3. Dinámica

4. Inercia

5. Traslación

6. Fuerza

7. Masa

8. Coeficiente de fricción

9. Estática

10. Fuerza resultante

11. Peso

12. Normal

13. Tensión

14. Fricción cinética

15. DCL

2

Tipos de fuerza

Para cada uno de los enunciados responde las preguntas relacionadas a la imagen.

Enunciado 1

Matías está empujando el sofá en la sala de su nueva casa.

a. ¿Qué cuerpos actúan sobre el sofá?

_______________________________

_______________________________

_______________________________

b. ¿Qué fuerzas actúan sobre el sofá?

_______________________________

_______________________________

_______________________________

_______________________________

Enunciado 2

Elena está empujando el gavetero de su dormitorio

¿Qué utilidad tiene ponerle esas láminas plásticas debajo del mueble?

a. Se reduce la fuerza normal

b. Reduce el peso

c. Mejora las fuerzas de reacción

d. Reduce la fricción con la alfombra

e. Multiplica la fuerza ejercida

Enunciado 3

Los trabajadores de la empresa de mudanzas utilizan un plano

inclinado para subir los muebles al camión.

Marca con una X las fuerzas involucradas. ¿En qué dirección

va cada una de las fuerzas que actúan sobre el mueble?

Peso ______________________

Fuerza ejercida ______________

Normal _____________________

Fricción _____________________

Tensión _____________________

Elástica _____________________

3

Diagramas de Cuerpo Libre - DCL

Para cada una de las situaciones dibuja el DCL correspondiente según las fuerzas aplicadas al objeto.

Situación Cuerpos

interactuando Fuerzas DCL

Lámpara colgada del techo

Paracaidista cayendo libremente

en el aire

Manzana sobre el libro superior

Automóvil acelerando en el descenso

4

Leyes del movimiento

Desde el punto de vista de la Física, la masa se define como la medida de inercia que tienen los cuerpos.

Considerando esto responde las siguientes preguntas, marcando una de las opciones.

1. Una motocicleta y un camión de carga frenan ante la señal de un semáforo en rojo. ¿Quién tiene

más inercia?

La motocicleta

El camión

2. Cuando un automóvil arranca intempestivamente los pasajeros tienden a moverse hacia atrás. Esto

se debe a que:

Los pasajeros están ejerciendo una fuerza de reacción a la fuerza de acción del motor

Los pasajeros buscan equilibrar la fuerza del motor

Los pasajeros tenderán a conservar el estado de reposo que tenían inicialmente

3. Cuando David venció a Goliat al momento de soltar la piedra que estaba en su honda, la piedra quedó

clavada en la frente del gigante debido a que…

la frente del gigante estaba cabal en la trayectoria circular que llevaba la piedra

en el momento que la piedra salió de la honda por inercia tendió a una trayectoria rectilínea

todos los cuerpos tienen gravedad, por lo tanto, el gigante atrajo la piedra hacia él con su

gravedad

4. Cuando un cuerpo es sometido a varias fuerzas y la fuerza resultante es un valor distinto de cero, el

estado de movimiento del cuerpo será:

Reposo

Velocidad constante

Aceleración

5. Considerando la ley de acción y reacción cuál de las siguientes aseveraciones es incorrecta:

La fuerza normal es una fuerza de reacción a la acción del peso

Las fuerzas de acción-reacción actúan sobre cuerpos diferentes

Las fuerzas de equilibrio-desequilibrio actúan sobre un mismo cuerpo

6. Cuando una motocicleta frena hasta llegar al reposo lo que realmente está sucediendo es que:

Se detiene debido al equilibrio que se da entre la fuerza normal y el peso

La fuerza de fricción cinética es mayor a la fuerza del motor

La motocicleta se desacelera y se detiene por inercia

7. Cuando un objeto se acelera debido a una fuerza neta, las direcciones de ambos vectores son:

Iguales

Opuestas

Perpendiculares

Ninguna de las anteriores

5

Analiza y responde

1. Un libro con una masa de 500 gramos reposa

sobre la superficie de una mesa. ¿Qué fuerzas

actúan sobre el libro? ¿cuál es la medida de cada

una de esas fuerzas?

2. Un semáforo es sostenido por dos cables de

igual longitud, si su peso es de 100N ¿Cuánta

tensión tiene cada uno de los cables?

3. Se sabe que la aceleración de la gravedad en la luna es una sexta parte la gravedad de la tierra.

¿Dónde será mayor el peso de una persona?

¿y su masa?

4. Una carga que pesa 8,500 N se mueve hacia

arriba a velocidad constante. Considerando que

un cable la sostiene ¿Cuánta es la tensión del

cable? ¿Cuál ley del movimiento aplica?

5. Un trineo de 400kg es jalado hacia adelante con una fuerza neta de 800 N ¿cuál es su

aceleración? Si agregáramos una masa de

300kg al trineo, ¿cuánto debiera ser la fuerza

neta para lograr la misma aceleración?

6. Cuatro amigos repartidos en parejas juegan a

jalar el lazo para medir qué equipo tiene más

fuerza. En un equipo está Pedro que hace una

fuerza de 300N y Miguel que jala con 250N, en el equipo contrario Joel y Matías logran sumar

una fuerza de 550N. ¿Cuál es la fuerza

resultante? ¿Qué equipo ganó?

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

7. ¿Un camión de carga que se encuentra vacío

experimentará la misma fuerza de fricción que

cuando está cargado? Justifica tu respuesta. Considera que 𝑓 = 𝜇 ∙ 𝑁

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

8. Un armario de 1,200N de peso es empujado horizontalmente sobre un piso de madera entre

los cuales hay un coeficiente de fricción estática s=0.5 y un coeficiente de fricción cinética

k=0.3. ¿Cuánta fuerza de fricción estática hay

entre las patas del armario y el piso? ¿Cuánta

fricción cinética?

9. Una grúa jala una viga de acero con una fuerza

de 2,000N en una dirección de 150º. ¿Cuál sería

la dirección de la fuerza equilibrante?

6

10. Los siguientes diagramas de cuerpo libre (DCL) ilustran las fuerzas que actúan en cuatro situaciones

diferentes. Para cada uno de los casos determina si está en reposo, en MRU (velocidad constante) o aceleración. Si en caso se acelera indica con una flecha el sentido de la aceleración o

desaceleración.

Reposo

Aceleración

Desaceleración

Velocidad constante

Reposo

Aceleración

Desaceleración

Velocidad constante

𝒎𝑩 > 𝒎𝑨

Cajas de masas diferentes interconectadas por

una cuerda que pasa por medio de una polea.

𝒎𝑨 = 𝒎𝑩

Cajas de masas iguales interconectadas por una

cuerda que pasa por medio de una polea.

(Máquina de Atwood) (hay dos posibilidades)

Reposo

Aceleración

Desaceleración

Velocidad constante

Reposo

Aceleración

Desaceleración

Velocidad constante

7

Aplica las leyes del movimiento

Instrucciones: Para cada una de las siguientes aplicaciones identifica los tipos de fuerza, dibuja un DCL,

plantea tu ecuación y resuelve lo que se te pide. Cuando sea necesario deja constancia de tus datos, DCL,

procedimiento y respuesta. Considera la aceleración de gravedad como 10 m/s2.

1. Determina la medida de las fuerzas que actúan sobre un automóvil de 3,000 kg de masa, un coeficiente de fricción de 0.3 y un motor que lo impulsa con 9,000 N.

Peso ____________ Normal __________ Fricción ___________ Fuerza del motor ___________

¿El vehículo estará en reposo o en movimiento? ______________________________________

2. Un cajón que contiene mercadería con masa de 500kg es jalado horizontalmente con una fuerza de 1,700 N. Si el coeficiente de fricción cinética entre ambas superficies es k=0.2. ¿Cuál es la masa del

cajón con mercadería? ¿De cuánto es la fuerza resultante?

3. Una caja es jalada con una cuerda, a través de la cual se transmite una fuerza F=250N con un ángulo

de 30º. ¿Cuáles son las componentes horizontal �⃗�𝑥 y vertical �⃗�𝑦 de dicha fuerza?

8

4. Tres caballos jalan una carga en tres direcciones diferentes, el primero lo hace con una fuerza de 700N en una dirección de 90º, el segundo de 950 N a 15º y el tercero 1,200 N a 120º. ¿Cuál sería la magnitud

y dirección de la fuerza total de los tres caballos? Dibuja el diagrama de cuerpo libre correspondiente.

¿Cuál sería la dirección de la fuerza equilibrante?

5. Una carga de 700Kg es arrastrada horizontalmente sobre una superficie con coeficiente de fricción cinética de k=0.2. ¿Cuánto es el valor de la fuerza normal? ¿Cuánta fricción cinética hay? ¿Con qué

fuerza deberá ser empujada para que logre una aceleración de 4 m/s2?

Hoja de trabajo – Física

Dinámica rotacional

Mes 4

Nombre del estudiante: ______________________________________________________

1

Mecánica rotacional

Escribe el número del concepto que corresponde a cada definición.

Fuerzas que actúan sobre un cuerpo que no tienen una

línea de acción común.

Se da cuando el momento de torsión resultante es cero.

Movimiento que se da cuando las fuerzas no actúan sobre la

misma línea de acción.

Línea imaginaria que se extiende indefinidamente en ambas

direcciones a lo largo de un vector fuerza.

Distancia perpendicular del eje de rotación a la línea de

acción de la fuerza que se aplica a un cuerpo.

Tendencia a producir un cambio en el movimiento

rotacional.

Punto donde se puede considerar que está concentrado

todo el peso de un cuerpo.

Establece que para que un objeto esté en reposo o se

mantenga en movimiento rectilíneo uniforme, la suma de

las fuerzas que actúan sobre él debe ser cero.

La suma de momentos de torsión debe ser igual a cero.

Signo del torque cuando un objeto gira en sentido contrario

a las agujas del reloj.

1. Rotación

2. Equilibrio rotacional

3. Línea de acción

4. Centro de gravedad

5. Primera condición del

equilibrio

6. Brazo de palanca

7. Positivo

8. Fuerzas no concurrentes

9. Momento de torsión

10. Segunda condición del

equilibrio

2

Brazo de palanca

Para cada una de las situaciones dibuja la línea de acción de la fuerza, el brazo de palanca y el sentido del

torque. Utilizar una escuadra puede ser de mucha ayuda.

Situación 1

Situación 2

Situación 3

Situación 4

Situación 5

3

Analiza y responde

1. Para que un objeto deje de estar en reposo

rotacional necesita experimentar:

Una fuerza resultante desequilibrada

Una fuerza equilibrada

Un torque igual a cero

Un torque diferente de cero

2. Para que un objeto experimente un movimiento

rotacional necesita:

Que actúen fuerzas de acción y reacción

Que interactúen sobre él fuerzas en

diferentes líneas de acción

Que actúe una fuerza desequilibrante

Experimentar fuerzas concurrentes sobre el

eje de rotación

3. Cuando el torque resultante es igual a cero

sucede que…

hay reposo rotacional

el cuerpo rota aceleradamente

el cuerpo rota uniformemente

4. La ventaja de incrementar el brazo de palanca

consiste en que…

se puede detener la rotación

se puede lograr un torque mayor aplicando

poca fuerza

se aumenta la fuerza

5. Cuando hay varios torques o momentos de

torsión sucede que…

Al haber un torque resultante mayor que

cero se daría una rotación acelerada

Un torque resultante igual a cero implicaría que el objeto rota uniformemente o está en

reposo

Cada fuerza que se aplica tiene su propio

torque

Todas las anteriores son correctas

6. Un piloto necesita cambiar una llanta de su

tráiler y utiliza un tubo para extender el largo

de la llave con la que afloja las tuercas de la

llanta. ¿Cuál aseveración es incorrecta?

La fuerza se multiplica

Se aumenta el brazo de palanca

Se aumenta el torque

Con poca fuerza se aflojan las tuercas

7. Según lo que muestra la imagen ¿Qué sucede cuando la fuerza se aplica sobre el eje de

rotación?

No hay rotación

El torque es cero

El brazo de palanca es cero

Todas las anteriores son correctas

8. El centro de gravedad de un bate de softbol siempre está

localizado en el punto medio

a lo largo de éste.

Verdadero

Falso

9. El momento de torsión es una cantidad de

tipo…

Vectorial

Escalar

Fuerza

4

10. Si con un tubo se prolonga el mango de una

llave hasta tres veces su longitud, ¿cuánto aumentará el momento de torsión con la

misma fuerza aplicada?

Respuesta

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

11. ¿Por qué es peligroso abrir los cajones

superiores de un archivero completamente lleno que no esté asegurado con firmeza al

piso?

Respuesta

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

Aplica el torque o momento de torsión

Instrucciones: Para cada una de las siguientes aplicaciones dibuja e identifica el brazo de palanca de

cada fuerza, plantea tu ecuación y resuelve lo que se te pide. Deja constancia de tus datos, procedimiento

y respuesta. Considera la aceleración de gravedad como 10 m/s2.

1. ¿En cuál de los casos A, B o C se obtiene el mayor torque? ¿Por qué?

Respuesta

________________________________________

________________________________________

________________________________________

5

2. Al considerar tres situaciones donde se aplica la misma fuerza F = 10 N en diferente dirección a una

llave de 15 cm de largo para aflojar una tuerca. Para cada caso determina la medida del brazo de

palanca y el torque. ¿En todos los casos el torque es el mismo? ¿Por qué?

A.

B.

C.

Respuesta___________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________.

3. Calcula el momento de torsión resultante con respecto al eje C.

6

4. Calcula el momento de torsión resultante respecto al punto de rotación indicado en la imagen.

5. Estas niñas quieren sentarse en este subibaja de 6 m de longitud y mantenerlo equilibrado. ¿A qué distancia del punto de apoyo debe sentarse la niña de la derecha, cuya masa es de 50 kg, para equilibrar el momento de torsión producido por la niña de la izquierda, cuya masa es de 35 kg?