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Guía de Repaso 12: Primera Ley de Newton

g =10

m s2

⃗ y F2 ⃗ actúan sobre un pequeño cuerpo; F1 ⃗ es vertical hacia abajo y vale F1 ⃗ F1=8,0 N , mientras que F2 es horizontal hacia la derecha y vale F2=6,0 N ⃗ y ⃗ . a) Usando una escala de 1cm = 2 N, trace un croquis que muestre los vectores F1 F2 ⃗ y F2 ⃗ , y empleando una regla, determine la magnitud de b) En la figura trace luego la resultante de F1

1) Dos fuerzas

dicha resultante. 2) a) Usted sabe que su peso es una fuerza vertical dirigida hacia abajo. ¿Cuál es el cuerpo que ejerce esa fuerza en usted? b) En el lenguaje común, una persona le dice que “pesa 100 kilos”. De acuerdo con lo conversado en esta sección, ¿debe usted entender que esta pesona pesa cuantos kgf? O bien, ¿cuántos newtons? 3) Un estudiante al tratar de darse una idea del valor de la fuerza de 1 N, sostuvo en la palma de su mano un paquete de 500 g. ¿Cuál es en N el valor del esfuerzo muscular realizado? 4) Suponga que usted empuja un aparato deslizante de hielo seco, como el de la figura, sobre una superficie horizontal, haciendo que éste se mueva. En el instante en que el disco alcanza la velocidad de 2,0 m/s, se deja de empujarlo. A partir de ese instante ¿que pasará con el disco, según Aristóteles?¿Y según Galileo? 5)

a) Si un cuerpo se está moviendo, ¿qué tipo de movimiento tiende a desarrollar en virtud de su inercia? b) ¿Qué debe hacerse para que la velocidad de un cuerpo aumente, disminuya, o cambie de dirección?

6) Un cuerpo atado a una cuerda describe un movimiento circular sobre una mesa lisa. Cuando pasa por la posición que se observa en la figura, la cuerda se rompe. a) Trace, en la figura, la trayectoria que el cuerpo describirá sobre la mesa. b) ¿Qué propiedad del cuerpo hace que siga esa trayectoria?

PROBLEMA 4

PROBLEMA 6

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Guía de Repaso 13: Equilibrio de la partícula 1) Sobre un bloque colocado en una mesa lisa, actúan las fuerzas mostradas en la figura. a) ¿Cuál es el valor resultante de tales fuerzas? b) ¿El bloque está en equilibrio? c) ¿El cuerpo puede estar en movimiento?¿De qué tipo?

2) Un arado se desplaza en movimiento rectilíneo uniforme, tirado por caballos que ejercen sobre él las fuerzas F⃗ 1 y F⃗ 2 que se indican en la figura de este ejercicio. Cada una de esas fuerzas vale ⃗ y ⃗f es la fuerza total de resistencia que tiende a impedir 100 kg movimiento del arado. a)¿El arado se halla en equilibrio? b) ¿Cuál es el valor de la resultante de las fuerzas que actúan sobre c) Use el teorema de Pitágoras y calcule la resultante de F⃗ 1 y

dos

el él?

F⃗ 2 . d) ¿Cuál es el valor de la fuerza

⃗f ?

⃗ , está sostenido por dos cuerdas verticales, 3) Un bloque, cuyo peso es de 50 kg como muestra la figura,. Cada una de las cuerdas es capáz de soportar una tensión ⃗ , sin que se rompa. hasta 60 kg ⃗ en cada cuerda? a)¿Cuál es el valor de la tensión T b) ¿Se podría usar solo una de ellas sin que se rompa, para sostener la esfera del problema utilizado como ejemplo en la teoría?¿Podría ser usada para tirar lateralmente de la esfera?

tal de

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Guía de Repaso 14: 3a. Ley de Newton-Accion y Reacción 1) Un niño patea una piedra, ejerciendo así sobre ella una fuerza de 5 a) ¿Cuánto vale la reacción de esta fuerza? b) ¿Cuál cuerpo ejerce esta reacción? c) ¿Dónde se aplica tal reacción?

⃗ kg

2) Un pequeño auto choca contra un gran camión cargado. a) En esta interacción, ¿La fuerza que el auto ejerce sobre el camión es mayor, menor o igual que la fuerza que el camión ejerce sobre él? b) Entonces ¿Por qué el automóvil pequeño normalmente queda más averiado que el camión? 3) Observe la figura y diga: a) ¿Qué cuerpo ejerce la fuerza ⃗ P sobre el bloque? ⃗ b) ¿Cuál ejerce la fuerza N ' sobre la mesa? ⃗ sobre el bloque? c) ¿Cuál ejerce la fuerza N ⃗ es la reacción a la fuerza ⃗ ⃗ d) La fuerza N P , o sea, ¿ N sistema de acción y reacción? ⃗ y N ⃗ ' , ¿Son un sistema de acción y reacción? e) N

y

⃗ P constituyen

4) Suponga que en la figura el peso del bloque es ⃗ P =10 N , y que la fuerza de compresión que la persona ejerce, es de 5 N . ⃗ ' sobre la mesa? a) ¿Cuál es el valor de la compresión N b) ¿Cuál es la reacción de esta fuerza, cual su valor y donde esta aplicada? 5) Suponga que el valor de su peso es de 720 N . Como sabe, este peso es una fuerza que actua sobre usted en dirección vertical y dirigida hacia abajo. a) ¿Cuál es el cuerpo que ejerce esta fuerza sobre usted? b) ¿Dónde está aplicada la reacción a su peso, y cuál es su valor, su dirección y su sentido? 6) Es un hecho bien conocido que la tierra ejerce una fuerza de atracción sobre la luna. Por la tercera ley de Newton podemos concluir que la luna también atrae a la tierra. La figura de este ejercicio se encontró en cierto libro de física; en ella se muestran estas fuerzas de interacción entre la tierra y la luna. Hay un error grave en este dibujo. Diga cuál es.

F2 Tierra

F1 Luna

un

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Guía de Repaso 15: Fuerza de fricción o rozamiento 1) Una mesa es empujada por una persona con una fuerza ⃗ horizontal, como muestra la figura de este ejercicio. F Suponiendo que F =3,5 Kgf y que la mesa no se mueve: a) Trace en la figura, la fuerza f⃗e de fricción estática que actúa sobre la mesa. b) ¿Cuál es en tales condiciones el valor de f⃗e ? ⃗ aumenta sea F =7,0 kgf y la mesa c) si el valor de F todavía estuviera inmóvil, ¿Cuál sería entonces el valor de f⃗e ? 2) Considere que la mesa del ejercicio anterior tiene un peso P=15 kgf . Entonces, ⃗ que el suelo ejerce sobre la mesa? a) ¿Cuánto vale la reacción normal N ⃗ se vuelve ligeramente superior a b) Si sabemos que la mesa empieza a moverse cuando el valor de F ¿Cuál es el valor de la máxima fuerza de fricción estática, f ⃗eM ? c) ¿Cuál es el valor del coeficiente de fricción estática µe entre la mesa y el suelo?

9,0 kgf ,

3) Considere la mesa mencionada en los ejercicios 1 y 2 ahora en movimiento, que la persona aún empuja en dirección horizontal. a) Si el coeficiente de fricción cinética entre la mesa y el suelo es µc =0,40 , ¿Cuál es el valor de la fuerza de rozamiento cinético, f⃗c ? ⃗ ejercida por la persona debe ser b) Para que el cuerpo se desplace en movimiento rectilíneo uniforme, ¿La fuerza F mayor, menor o igual a 6,0 kgf ? 4) Un bloque cuyo peso es P=200 N , se encuentra en reposo sobre un plano inclinado, como muestra la figura de este ejercicio. ⃗ y la fuerza de fricción a) Trace, en la figura, la reacción normal N ⃗ estática f e , ejercidas por el plano sobre el bloque. b) Trace sobre los ejes que se muestran en la figura, las componentes rectangulares P⃗N y P⃗T del peso del bloque. c) ¿Cuál es el valor del ángulo α que se observa en la figura? d) Calcule los valores de P⃗N y P⃗T 5) Suponga que el bloque del ejercicio anterior no está a punto de deslizarse. a) ¿Qué valor tiene f⃗e ? ⃗ ? b) ¿Cuál es el valor de la reacción normal N c) El coeficiente de fricción estática μ e entre el bloque y el plano, ¿podría calcularse dividiendo el resultado que se obtuvo en (a) entre que se obtuvo (b)? ¿Por que?

el

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Guía de Repaso General 3: Primera y Tercera Leyes de Newton: 1- ¿La fuerza es una magnitud escalar o vectorial? Justifique su respuesta. 2-a) ¿Qué es el peso de un cuerpo? b) ¿Cuál es la dirección y el sentido del vector que representa el peso de un cuerpo? 3- a) ¿Qué unidades de fuerza se citaron en este capítulo? b) Diga qué es el kilogramo fuerza y dé su relación con el newton. 4- a) Describa, a grandes rasgos, las ideas de Aristóteles acerca de la relación entre fuerza y movimiento. b) Cite un ejemplo que a primera vista parezca estar de acuerdo con tales conceptos. 5- a) Describa, a grandes rasgos, los experimentos de Galileo que lo hicieron descubrir nuevas ideas acerca de la relación entre la fuerza y el movimiento. b) Examine e interprete las figuras 5-9 y 5-10 de las págs. 154 y 155, diciendo porqué confirman las ideas de Galileo. 6- a) ¿Qué entiende usted por inercia de un cuerpo? Proporcione ejemplos que ilustren dicho concepto. b) Enuncie la primera ley de Newton. 7- a) ¿Una partícula en reposo o inmóvil está en equilibrio? b) ¿Una partícula en equilibrio, puede estar en movimiento? ¿de qué tipo? c) Para que una partícula esté en equilibrio, ¿qué que condición debe cumplir la resultante ⃗ R de las fuerzas que actúan sobre la partícula? ¿Cómo expresaría usted esta condición, en función de las componentesrectangularesde las fuerzas sobre los ejes OX y OY? 8- a) Enuncie la tercera ley de Newton. b) Dé ejemplos de interacción entre dos cuerpos, mostrando las fuerzas de acción y reacción, e indique en qué cuerpos están aplicadas. c) Explique por qué las fuerzas de acción y reacción no se equilibran mutuamente. 9- a) ¿Qué entiende por fuerza de fricción estática b) ¿Es fijo o variable el valor de

f⃗e ?

f⃗e ?

c) ¿Qué se entiende por fuerza máxima de fricción estática d) ¿Qué expresión matemática permite calcular

f ⃗eM ?

f ⃗eM ?

f⃗c ? b) ¿Qué expresión matemática permite calcular f⃗c ? c) Para dos superficies dadas, ¿ f⃗c es mayor, menor o igual que μe ? 10- a) ¿Qué es la fuerza de fricción cinética

f ⃗eM ? ¿Y μ c es mayor, menor o igual que