1

COLEGIO DE LA SAGRADA FAMILIA

AREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL

TALLER DE FÍSICA II PERIODO ACADEMICO

MECANICA CLASICA – DINAMICA: FUERZA – LAS LEYES DE NEWTON Y

CONSECUENCIAS DE LAS LEYES DE NEWTON

Fecha de entrega preguntas tipo ICFES Grado 100 A, B 12/05/11

Fecha de entrega problemas tipo I Grado 100 A, B 17/05/11

Fecha de entrega problemas tipo II Grado 100 A, B 24/05/11

PREGUNTAS TIPO ICFES

Responde las preguntas 1, 2 y 3 de acuerdo a la siguiente información:

De acuerdo a la siguiente figura

1. La fuerza neta que actúa sobre el bloque es la indicada en

A) 10 N

B) 10 N

C) 30 N

D) 30 N

2. El bloque se mueve con una aceleración cuyo valor es

A) 5m/s2

B) 15m/s2

C) 10m/s2

D) 20m/s2

F2 F1

F1= 20N F2 = 10N m = 2kg

2

3. Suponga que el bloque entra en contacto con un segundo bloque de masa m2 y

se aplica una fuerza F como se muestra en la figura.

Si m2 es mucho mayor que m1, es correcto afirmar que la fuerza de contacto vale

aproximadamente

A) F C) F/2

B) Cero D) 2F

4. Se realiza un experimento colocando un péndulo sobre un carrito que puede

moverse horizontalmente. Para lograr que el péndulo adopte la posición

mostrada en la figura el carrito debe moverse

A) Aceleradamente hacia la derecha

B) Aceleradamente hacia la izquierda

C) Con rapidez constante hacia la derecha

D) Con rapidez constante hacia la izquierda

5. Una masa 2m está enganchada a otra masa m a través de una cuerda, como se muestra en la figura. Una fuerza P actúa sobre la masa m y acelera el sistema. La fuerza F en la cuerda que actúa sobre la masa 2m vale:

A) (2/3) P B) P C) (3/2) P D) 2P

m2 F

m1

θ

P

F

m

2m

3

6. Imagina una colisión frontal entre el bloque ligero m2 y el gran bloque m1 >> m2. Durante la colisión:

A) El bloque grande ejerce una fuerza sobre el bloque ligero, mayor que la fuerza que el bloque ligero ejerce sobre el bloque grande.

B) El bloque ligero ejerce una fuerza sobre el bloque grande, mayor que la fuerza que el bloque grande ejerce sobre el bloque ligero.

C) El bloque grande ejerce una fuerza sobre el bloque ligero, pero éste no ejerce ninguna fuerza sobre el bloque grande.

D) El bloque grande ejerce una fuerza sobre el bloque ligero, igual que la fuerza que el bloque ligero ejerce sobre el bloque grande.

Responde las preguntas 7, 8, 9 y 10 de acuerdo a la siguiente información

7. El diagrama de fuerzas que actúan sobre los cuerpos es

A) C)

B)

m2

m1

Dos cuerpos de masa m1 y m2

respectivamente, están situados uno

sobre el otro, tal como se aprecia en

la figura. El coeficiente de

rozamiento estático entre ambos es

μ y se considera despreciable el

rozamiento con la superficie inferior.

Se aplica sobre el cuerpo de masa

m2 una fuerza F tal que a1 < a2

N1

m2

m1

W1

F

F

fr1

N2

N1

W1

fr2

F

fr1

W2 + W1

N2 N1

fr1

W1 W2 + W1

F

W2

fr1

fr2 F

N2 D)

4

8. La fuerza neta que actúa sobre el cuerpo de masa m2, se muestra en

A) C)

B) D)

9. La fuerza neta que actúa sobre el cuerpo m1 tiene un valor

A) (N1 + N2)μ

B) (N1 )μ

C) F - (N1 + N2)μ

D) F - (N1)μ

10. La aceleración del cuerpo de masa m2 tiene un valor de

A) μm2g

B) (F – μm1g)/m2

C) μg

D) (F – fr1 - μm2)/(m2 + m1)

11. Un hombre que se está pesando dentro de un ascensor observa que el peso que marca la báscula es mayor que su peso real.

A) El ascensor se mueve hacia arriba con velocidad decreciente. B) El ascensor se mueve hacia abajo con velocidad decreciente. C) El ascensor se mueve hacia arriba con velocidad creciente. D) El ascensor se mueve hacia abajo con velocidad constante.

F

F

F

F

5

12. ¿Cuál de estas frases incluye los elementos esenciales de la Primera Ley de

Newton?

A) Un cuerpo en reposo se mantiene siempre en estas condiciones a no ser que actúe sobre él una fuerza no nula.

B) Por cada acción hay siempre una reacción igual y opuesta. C) Un cuerpo persiste en su estado de reposo o de movimiento uniforme en una

línea recta mientras actúe sobre él una fuerza de valor constante. D) Un cuerpo persiste en su estado de reposo o de movimiento uniforme en una

línea recta siempre y cuando no actúe sobre él ninguna fuerza

13. En un vaso cilíndrico de cristal vacío se coloca

una esfera como muestra la figura.

El diagrama de las fuerzas que actúa sobre la

esfera es:

A) C)

B) D)

14. Dos cuerpos de masas m1 = 5,8 kg y m2 = 3,0 kg se encuentran unidos por una varita de 200gr, descansando sobre una mesa sin rozamiento. Si tiramos del cuerpo 1 con una fuerza de F = 18N, ¿Cuál de estas afirmaciones es cierta?

A) La fuerza que ejerce el cuerpo 1 sobre la varita es de 18 N. B) La fuerza que ejerce la varita sobre el cuerpo 1 es de 6,4 N. C) La fuerza que ejerce la varita sobre el cuerpo 2 es de 6,4 N. D) La fuerza que ejerce la varita sobre el cuerpo 2 es de 18 N.

200 gr

N1

N2

W

N2

W

W W

N1

N1 N1

N2 N3

F

m1

m2

6

15. Para comprobar por sí mismo el comportamiento de los cuerpos al caer

libremente, una estudiante de física de grado décimo, realizó una experiencia con dos bloques que dejó caer desde cierta altura (h) y en ausencia de rozamiento:

De acuerdo con lo anterior pudo comprobar que: m

A) En la caída los bloques se separan, 2m

cayendo el bloque (m) primero. B) La energía potencial perdida por los 2 bloques es igual. C) Los dos bloques, sin separarse, caen al mismo tiempo. h D) El bloque (2m) se separa del bloque (m)

y cae con mayor velocidad.

16. Una partícula de masa m = 1,0 kg está sometida a una única fuerza, resultando una aceleración que se muestra en la figura. El impulso mecánico recibido por la partícula es: A) 0,5 N.s B) 2 N.s C) 4 N.s D) 8 N.s

17. El coeficiente de rozamiento cinético entre un primer objeto y la superficie es doble

que entre un segundo objeto y la superficie. La distancia recorrida por el primer objeto antes de detenerse es S. La distancia recorrida por el segundo objeto es:

A) S/2.

B) 2S.

C) 4S.

D) Imposible de determinar sin conocer las masas involucradas.

18. Dos cuerpos A y B se mueven un contra otro con velocidades de 80 cm/s y 20

cm/s respectivamente. La masa de A es 140 g y la de B es de 60 g. Después de una colisión frontal quedan unidos, la velocidad del sistema es: A) 20cm/s B) 92 cm/s C) 0,62m/s D) 8 m/s.

a (m/s2)

2

2

+

t(s)

4

2

+

7

PROBLEMAS TIPO I

1. Para la situación mostrada en la figura,

encuéntrese los valores de T1 y T2, si el peso del

objeto es de 600 N. (503 N, 783 N)

2. En la figura siguiente, las poleas no

presentan fuerza de fricción y el sistema

cuelga en equilibrio. ¿Cuáles son los

valores de los pesos W1 y W2? (260 N, 150

N)

3. Supóngase que W1, en la misma figura,

fuera de 500 N. Encuéntrense los valores

de W2 y W3 si el sistema está colgando en

equilibrio como se muestra. (288 N, 384 N)

4. Si en la figura siguiente, la fricción entre el

bloque y el plano inclinado es despreciable,

¿cuál debe ser el peso W si se quiere que el

bloque de 200 N permanezca en reposo?

(115 N)

5. El sistema que se muestra en la misma figura

permanece en reposo cuando W = 220N.

¿Cuál es la magnitud de la fuerza de fricción

sobre el bloque de 200 N? (105 N)

6. Encuéntrese la

fuerza normal que

actúa sobre el

bloque en cada

una de las

situaciones de

equilibrio que se

muestran en la figura siguiente. (34 N; 46 N; 91 N)

8

7. Si W = 40 N en la situación de

equilibrio de la figura siguiente,

determine T1 y T2. (58 N, 31 N)

8. El objeto de la figura siguiente

está en equilibrio y tiene un

peso W = 80 N.

Encuéntrense las tensiones T1,

T2, T3 y T4. (37 N; 88 N; 77 N;

139 N)

9. Suponga que el peso y el roce de

las poleas que se muestran en la

figura siguiente son despreciables.

¿Cuál es el valor de W para que el

sistema permanezca en

equilibrio? (Suponga que las

cuerdas 1 y 2 son paralelas) (185

N)

10. El sistema de la figura siguiente está

en equilibrio, a) ¿cuál es el máximo

valor que puede tener W, si la fuerza

de fricción sobre el bloque de 40 N no

puede exceder de 12 N?, b) ¿cuál es

el valor del coeficiente de roce

estático entre el bloque y la mesa?

(6,9 N; 0,3)

9

11. Dos masas, m1 y m2, situadas

sobre una superficie horizontal sin

fricción se conectan mediante una

cuerda sin masa. Una fuerza, F,

se ejerce sobre una de las masas

a la derecha. Determine la

aceleración del sistema y la

tensión, T, en la cuerda.

12. Un pequeño insecto es colocado

ente dos bloques de masas m1 y m2

(m1 > m2) sobre una mesa sin

fricción. Una fuerza horizontal, F,

puede aplicarse ya sea a m1, o a

m2. ¿En cuál de los dos casos el

insecto tiene mayor oportunidad de

sobrevivir? (F sobre m1)

13. Un bloque se desliza hacia abajo por un plano sin fricción que tiene una inclinación

de 15º. Si el bloque parte del reposo en la parte superior y la longitud de la

pendiente es 2 m, encuentre: a) la magnitud de la aceleración del bloque, y b) su

velocidad cuando alcanza el pie de la pendiente.

14. Página 130 Hipertexto Santillana. Nº 11

15. Página 130 Hipertexto Santillana. Nº 14

10

PROBLEMAS TIPO II

1. Un bloque de masa 2 kg

se suelta del reposo a una

altura de 0,5 m de la

superficie de una mesa,

en la parte superior de una

pendiente con un ángulo

de 30º. La pendiente está

fija sobe una mesa de

altura de 2m y no presenta

fricción. A) Determine la

aceleración del bloque cuando se desliza hacia abajo de la pendiente. B) ¿Cuál es

la velocidad del bloque cuando deja la pendiente? C) ¿A qué distancia de la mesa

el bloque golpeará el suelo? D) ¿Cuánto tiempo ha transcurrido entre el momento

en que se suelta el bloque y cuando golpea el suelo? E) ¿La masa del bloque

influye en cualquiera de los cálculos anteriores? (a) 4,9 m/s2, b) 3,13 m/s, c) 1,35

m, d) 1,14 s, e) no)

2. En la figura se muestran dos masas

conectadas por medio de una

cuerda sin masa que pasa sobre

una polea sin masa. Si la pendiente

tampoco presenta fricción y si m1 =

2 kg, m2 = 6k y a = 55º, encuentre:

a) la magnitud de la aceleración de

las masas, b) la tensión en la

cuerda, c) la velocidad de cada

masa 2 s después de que

aceleran desde el reposo.

3. Una fuerza horizontal neta F = A + Bt3 actúa sobre un objeto de 3,5 kg, donde A =

8,6 N y B = 2.5 N/s2. ¿Cuál es la velocidad horizontal de este objeto 3 s después

que parte del reposo? (21.8 m/s)

4. La masa m1 sobre una mesa horizontal

sin fricción se conecta a la masa m2

por medio de una polea sin masa P1 y

una polea fija sin masa P2 como se

muestra en la figura. Si a1 y a2 son las

magnitudes de las aceleraciones de m1

y m2 respectivamente, ¿cuál es la

relación entre estas aceleraciones? Determine expresiones para b) las tensiones

en las cuerdas y c) las aceleraciones a1 y a2 en función de m1, m2 y g.

11

5. Un bloque que cuelga, de 8,5 kg, se conecta

por medio de una cuerda que pasa por una

polea a un bloque de 6,2 kg que se desliza

sobre una mesa plana. Si el coeficiente de

roce durante el deslizamiento es 0,2,

encuentre la tensión en la cuerda. (36,9 N)

6. Un bloque de 25 kg está inicialmente en reposo sobre una superficie horizontal. Se

necesita una fuerza horizontal de 75 N para poner el bloque en movimiento.

Después de que empieza a moverse, se necesita una fuerza de 60 N para

mantener el bloque en movimiento con velocidad constante. Determine los

coeficientes de roce estático y cinético a partir de esta información.

7. Suponga que el coeficiente de roce entre las ruedas de un auto de carreras y la

pista es 1. Si el auto parte del reposo y acelera a una tasa constante por 335 m,

¿cuál es la velocidad al final de la carrera? (81 m/s)

8. ¿Qué fuerza debe aplicarse sobre un

bloque A con el fin de que el bloque B

no caiga? El coeficiente de roce

estático entre los bloques A y B es

0,55, y la superficie horizontal no

presenta fricción.

9. Un patinador de hielo que se mueve a 12 m/s se desliza por efecto de la gravedad

hasta detenerse después de recorrer una distancia de 95 m sobre una superficie

de hielo. ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinético entre el hielo y los patines?

(0,07353)

10. Una masa de 2,2 kg se acelera a lo largo

de una superficie horizontal mediante una

cuerda que pasa por una polea, como se

muestra en la figura. La tensión en la

cuerda es de 10 N y la polea está 10 cm

sobre la parte superior del bloque. El

coeficiente de la fricción de deslizamiento

es 0,4. a) Determine la aceleración del

bloque cuando x = 0,4 m, b) determine el

valor de x en el cual la aceleración se

vuelve cero.

12

11. En la figura se muestran

tres masas conectadas

sobre una mesa. La mesa

tiene un coeficiente de

fricción de deslizamiento

de 0,35. Las tres masas

son de 4 kg, 1 kg y 2 kg

respectivamente, y las

poleas son sin fricción. a)

Determine la aceleración

de cada bloque y sus

direcciones, b) determine

las tensiones en las dos

cuerdas. (a) a1 =

2,31 m/s2 hacia abajo,

b) Tizquierda = 30 N, Tderecha = 24,2 N)

12. ¿Qué fuerza horizontal debe

aplicarse al carro mostrado en la

figura con el propósito de que los

bloques permanezcan

estacionarios respecto del carro?

Suponga que todas las superficies,

las ruedas y la polea son sin

fricción.

((M + m1 + m2) m2g/m1)

13. Los tres bloques de la figura

están conectados por

medio de cuerdas sin masa

que pasan por poleas sin

fricción. La aceleración del

sistema es 2,35 m/s2 a la

izquierda y las superficies

son rugosas. Determine: a)

las tensiones en las

cuerdas y b) el coeficiente

de fricción cinético entre los

bloques y la superficie.

(T1 = 74,5 N, T2 = 34.7 N, μ = 0,572)

14. Página 130 Hipertexto Santillana. Nº 22, 23.