Fis dinámica

Prof. Solange Zambrano Física- 3er año

DINÁMICA

Importante

Representación de fuerzas

En cada uno de los siguientes casos (imágenes) realice el diagrama de fuerzas sin la imagen original y el diagrama de cuerpo libre correspondiente al cuerpo que se indica.

Recomendaciones:

• Para el diagrama “sin la imagen original” realice una representación de los objetos (con figuras

geométricas).

• Generalmente la fuerza de resistencia del aire se representa con R

• Cuando un objeto está sobre un líquido, la fuerza que éste ejerce hacia arriba se denomina

“empuje” y se representa con E

• Si en un caso la cantidad de objetos que ejercen peso sobre otro es grande (como por ejemplo

un carrito de supermercado lleno de víveres), puede nombrarse el conjunto como “carga”, la

cual se representa con Q

• Observe con detalle y sea cuidadoso al analizar las fuerzas, recordando que sólo debe

representar aquellas que actúan “sobre el objeto” y no las que él ejerce sobre otros cuerpos

Ejemplos:

1. Yate

Las fuerzas se representan con flechas (vectores). En un diagrama, las fuerzas se dibujan a partir de un punto (que se ubica en el centro de masa del objeto) el cual representa la masa del cuerpo que se analiza, éstas fuerzas se representan con flechas, cuya denominación se hace con letras según el tipo de fuerza.

Tome en cuenta que la suma de fuerzas que actúan en un cuerpo se hace a partir de su DDCL

(diagrama de cuerpo libre) por lo cual es necesario saber representar correctamente cada fuerza.

Luego de hacer los DDCL correspondientes al ejercicio, recuerde señalar con una flecha el

sentido en que se acelera el sistema.

1. Cuando no hay movimiento, los signos de las fuerzas, se colocan de acuerdo con el sentido según el Plano Cartesiano

2. Cuando hay movimiento, las fuerzas serán positivas si van en la dirección del movimiento y negativas si van en contra de éste.


a. Libro rojo a. Libro 1 y libro 3 (de arriba hacia abajo)

c. Bicicleta d. Persona

e. Persona y la pesa f. Carretilla

g. Bicicleta h. Señor


i. Trineo j. Piedra

k. Pelota j. Bote

k. Cargamento l. Señor

m. Carro n. Coche


o. Sube y baja p. Paracaidista

q. Esquíes r. Piedra

s. Hamaca t. Pelota

u. Botón v. Niña (si está apoyada en el trampolín)


w. Papagayo amarillo x. Estaca (martillada)

y. Cesta z. Volteo

Para analizar y responder

1. Si al aplicar una fuerza a un objeto se le hace mover con “rapidez constante”, que ocurre con la segunda ley de Newton. ¿Cómo es la fuerza aplicada?

2. Una caja de 50 kg de masa es arrastrada sobre una superficie rugosa. Si μk = 0,6 ¿Qué fuerza debe aplicarse para que la caja se deslice con velocidad constante?

3. ¿Un mismo objeto puede tener pesos distintos? ¿y masas distintas?

4. Colocándolos a la misma altura y dejándolos caer de forma simultánea: un avión y una moneda, ¿Quién llega primero al suelo? ¿Cuál de los dos impacta choca con el piso a mayor rapidez? ¿Ambos causan el mismo impacto en el suelo? ¿Cuál golpea con más fuerza? ¿A qué se debe la diferencia? (justifique con conocimientos físicos)

5. ¿La aceleración es igual a la Fuerza neta? ¿o proporcional a la fuerza neta?

6. Describa con claridad la diferencia entre masa, peso y volumen

7. ¿Un cuerpo puede estar equilibrio si sólo actúa sobre él una fuerza? Explique

8. ¿Para que haya equilibrio de fuerzas se requiere que hayan cantidades pares de fuerzas? Explique

9. ¿Cuál es la mínima cantidad de fuerzas que se requieren actuando en un cuerpo para que esté equilibrado (con aceleración cero)?

10. Una bola lanzada verticalmente hacia arriba tiene velocidad cero en su punto más alto. ¿Está en equilibrio ahí?


11. Si se tiene un bloque (paralelepípedo) sobre una superficie, y se desliza primero sobre su cara más grande sobre la superficie y luego sobre su cara más pequeña. ¿En cuál caso hay mayor fricción? ¿Cuándo acelera más el objeto?

12. Si el peso es una fuerza vertical hacia abajo ¿Por qué halamos hacia arriba un objeto cuando queremos tener una idea de qué tan pesado es? Explique en qué consiste ese proceso de aproximación del peso? ¿Realmente se estima el peso? ¿Qué magnitud es la que se estima con ese proceso?

13. Algunas personas dicen que la "fuerza de la inercia" (o la "fuerza del ímpetu") lanza a los pasajeros hacia adelante cuando un auto frena abruptamente. ¿Qué error tiene esa explicación?

14. En la Luna g = 1.62 m/s. Si un pedazo de madera de 2 kg cae sobre su pie desde una altura de 2 m, ¿le dolerá más, menos o lo mismo en la Luna que en lo Tierra? Explique (En la Luna suponga que está dentro de un recinto presurizado, así que no usa traje espacial).

15. ''No es la caída lo que lastima, es la parada repentina al final", Traduzca este dicho al lenguaje de las leyes del movimiento de Newton. (En otras palabras, dígalo de modo científico basado en las leyes de Newton)

16. ¿Quién siente un mayor tirón por la gravedad terrestre, una piedra de 10 kg o una de 20 kg? Si las deja caer, ¿por qué la piedra de 20 kg no cae con el doble de la aceleración de la piedra de 10 kg? Explique su razonamiento.

17. En un choque de frente entre un auto compacto de 1000 kg y uno grande de 2500 kg, ¿Cuál experimenta mayor fuerza? Explique. ¿Cuál experimenta mayor aceleración? ¿Por qué? Ahora explique por qué los pasajeros del carro más pequeño tienen mayor probabilidad de lesionarse que los del auto grande, aunque las carrocerías de ambos vehículos tengan la misma resistencia.

18. Si preguntamos qué fuerza hace que un auto acelere hacia adelante, la mayoría de la gente contesta: "la fuerza del motor". Sin embargo, ¿qué fuerza es directamente responsable de la aceleración del coche?

19. En un choque de frente entre dos automóvi1es los pasajeros que no usan cinturón de seguridad podrían ser lanzados a través del parabrisas. Use las leyes del movimiento de Newton para explicar este fenómeno.

20. ¿Una persona puede pesar 63 kg? Explique

21. ¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre un objeto de 10 Nw en caída libre?

22. ¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre un objeto de 10 Nw si al caer se encuentra con una resistencia del aire de 4 Nw? ¿La caída es libre? ¿Qué significa caída libre?

23. ¿Cuál es la fuerza neta de un vehículo que viaja en una carretera recta a 100 km/h (constante)?

24. Si un objeto no acelera, entonces se puede decir que “ninguna fuerza está actuando sobre él”. Justifique cuidadosamente la respuesta

25. ¿Qué necesita menos combustible, lanzar un cohete desde la Luna o desde la Tierra?

26. ¿Qué es más correcto decir de una persona que realiza una dieta: está perdiendo peso o está perdiendo masa?

27. Cuando un automóvil avanza por la carretera con velocidad constante, la fuerza neta sobre él es cero. ¿Por qué entonces se debe mantener funcionando el motor?

28. ¿La resistencia será mayor sobre una hoja de papel que cae, o sobre ese mismo papel compactado en una bola? (¡Ten cuidado al explicar!)

29. Un paracaidista desciende en caída libre y al abrir el paracaídas comienza un descenso suave y no aumenta más su rapidez. Sin embargo, siente el tirón del arnés hacia arriba, mientras que la gravedad lo hala hacia abajo. ¿Cuál de las dos fuerzas es mayor? ¿Con qué aceleración desciende?


30. ¿Por qué un paracaidista robusto cae con más rapidez que uno más ligero, si los dos usan paracaídas del mismo tamaño?

Fuerzas aplicadas sobre un cuerpo

1. Un camión volteo de 1,24.107gr, viaja a 45km/h cargado con 3,5 toneladas de arena, cuando requiere frenar porque deberá pasar un reductor de velocidad ubicado a 200m. Si se toma en cuenta que el coeficiente de fricción entre las ruedas y el asfalto es de 4,5; hallar: a) desaceleración del móvil, b) tiempo que tarda en frenar, c) rozamiento que se produce y d) fuerza que ejercen los frenos.

2. ¿Qué aceleración adquirirá un cuerpo de 580 gr cuando sobre él actúa una fuerza de 200000 dinas?

3. Un carrito de juguete con su carga tiene una masa de 2100 gr y su dueño le coloca encima una carga de 350 gr, mientras juega con él. El carrito está desplazándose a 15cm/s cuando se le empuja para hacerlo acelerar hasta que alcanza 0,7m/s. Si esto se logró en 7s y el roce con el piso tiene un coeficiente de 0,08; Calcular: a) Fuerza con la que se empujó, b) distancia que pudo recorrer en ese tiempo, c) aceleración que obtuvo.

4. Un objeto pesa 60kp en la Tierra y 9,6.106 Din en la Luna. Hallar: a) masa del objeto, b) aceleración gravitacional de la Luna y c) ¿Dónde pesa más el objeto? ¿Por qué?

5. Si un bloque de 2.106 gramos se hala verticalmente hacia arriba (utilizando una cuerda) durante 10s, de tal forma que su rapidez varía desde 43,4 m/s a 92,7 m/s. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que se aplicó?

6. Un cuerpo de 140 kg parte del reposo accionado por una fuerza constante de 1,6.108 p, la cual actúa durante 3 minutos y medio. Calcular: a) la rapidez que tiene al cabo de ese tiempo, b) la distancia que recorre.

7. En un ascensor que va subiendo a 1,2 m/s2 viajan 3 personas, de masa promedio 65 kg. Si se asume nulo el roce ¿Cuánta fuerza ejerce el cable para hacer subir al ascensor?

8. Determinar la fuerza de fricción que actúa sobre un móvil de 45 kg si se desplaza a razón de 0,3 m/s2 mientras se le aplica una fuerza constante de 9380 pondios, teniendo en cuenta que se mueve horizontalmente y hacia el este.

9. Sobre un objeto de 250 gr, ubicado en un plano horizontal, actúa una fuerza horizontal y hacia el oeste de 46 Nw. Si el rozamiento que se produce es de 89,18 Kp. Calcular: a) la aceleración que adquiere el objeto, b) la distancia recorrida sobre el plano en el tiempo indicado.

10. Si un cuerpo en reposo (horizontalmente) recibe una fuerza constante y horizontal de 150 Nw durante medio minuto, permitiéndole recorrer 1,2.103 cm. ¿Cuánto acelera? ¿Qué rapidez tendrá al cabo de ese tiempo?

11. ¿Qué fuerza se requiere para que un automóvil de 1,23.106 pondios pueda acelerar 3 m/s2?

12. Una fuerza de fricción de 470Nw disminuye la rapidez de un beisbolista (de 79 kg) que se desliza en segunda base. ¿Cuál es el coeficiente de roce entre el beisbolista y el suelo?

13. De acuerdo con un modelo simplificado del corazón de un mamífero en cada latido se bombean 20 gr de sangre acelerándola de 25 cm/s a 35 cm/s en 0,1 s ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que ejerce el músculo cardíaco?

14. Tres libros (de 1,2 kg, 500gr y 1,3 kg) apilados uno sobre otro en una mesa, son empujados repentinamente y desplazados hacia la izquierda a 60 cm de donde estaban en 1s, por un estudiante que hace espacio en su escritorio para hacer una tarea. ¿Qué fuerza ejerció el estudiante, asumiendo que no hubiera roce? ¿Cuál sería la fuerza con

que logró mover los libros, sabiendo que el coeficiente de roce es de 0,05?

15. Si se tienen dos objetos de masas m1 = 10 kg y m2 = 2 kg unidos a través de una cuerda tal como muestra la figura. Determinar: a) La aceleración del sistema, b) La tensión de la cuerda.

M1

M2


mA

mB

16. Hay dos bloques A y B, dispuestos como indica la figura, de masas 24kg y 19kg respectivamente. Si el bloque A es arrastrado hacia la izquierda con una fuerza de 294 N y se supone nulo el roce. Calcular: a) La aceleración del sistema, b) la tensión de la cuerda.

17. Si se tienen dos objetos de masas m1 = 6 kg y m2 = 1 kg unidos a través de una cuerda tal como muestra la figura. Determinar: a) La aceleración del sistema, b) La tensión de la cuerda.

18. De un hilo inextensible y de masa despreciable, que pasa por una polea, cuelgan dos cuerpos de masa m1 = 3 kg y m2 = 1 kg, como muestra la figura. Calcular: a) la aceleración del sistema y b) la tensión de la cuerda.

19. De un hilo inextensible y de masa despreciable, que pasa por una polea, cuelgan dos cuerpos de masa m1 = 2kg y m2 = 7 kg. Calcular: a) la aceleración del sistema y b) la tensión de la cuerda

m1 m2

M2

M1

Fis dinámica

Education

Transcript of Fis dinámica