UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS TUTORIA. Leyes de Newton

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Luz Blázquez Lucero
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1 UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS TUTORIA ASIGNATURA Física Mecánica TALLER No. 4 TÍTULO DURACIÓN BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA Leyes de Newton 2 Horas Sears et. al. Física Universitaria. Volumen 1. Undécima edición. Pearson Educación. México Serway R. y Jewet J. Física 1. Tercera edición. Thomson ed. México La tutoría esta ordenada de tal forma que primero se estudia el sistema en condiciones de equilibrio y después se estudian los sistemas moviéndose buscando que primero se estudie la formulación de las leyes de Newton estáticamente y luego dinámicamente. OBJETIVO: Comprender los principios físicos que llevan a la formulación de la dinámica de un sistema. Interpretar y desarrollar las leyes de Newton. Desarrollar mediante aplicaciones estas leyes y proponer ejercicios de aplicación cotidiana donde ellas se implementen. PREGUNTAS CONCEPTUALES: Sistemas en equilibrio 1. Una bola lanzada verticalmente hacia arriba tiene velocidad cero en su punto más alto. Está en equilibrio ahí? Por qué sí o por qué no? 2. Un globo con helio se mantiene en el aire sin ascender ni descender. Está en equilibrio? Qué fuerzas actúan sobre él? 3. Por qué es la Tierra sólo un marco de referencia aproximadamente inercial? 4. Si un auto para repentinamente, los pasajeros tienden a moverse hacia adelante, relativo

2 a sus asientos. Por qué? Si el auto da una vuelta abrupta, los pasajeros tienden a deslizarse hacia un lado. Por qué? Los ejercicios que se proponen a continuación se busca explorar el concepto de equilibrio estático para lo cual se busca estudiar los siguientes sistemas en condiciones de EQUILIBRIO (a = 0). Para lo cual se busca que se determinen las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo, los diagramas de cuerpo libre, los pares acción y reacción de los sistemas Dibuje las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo 1 Diagramas de cuerpo libre y Pares acción - reacción Ecuaciones de Movimiento 2.

6. Ahora en estos ejercicios determine las ecuaciones de movimiento suponiendo una dirección de movimiento y basado en el esquema anterior donde se determinan las fuerzas del sistema, diagramas de

4 6. Ahora en estos ejercicios determine las ecuaciones de movimiento suponiendo una dirección de movimiento y basado en el esquema anterior donde se determinan las fuerzas del sistema, diagramas de cuerpo libre y ecuaciones de movimiento ya que el sistema se desplaza. PREGUNTAS CONCEPTUALES: Segunda Ley Una caja grande cuelga de una cuerda vertical. La tensión en la cuerda es mayor cuando la caja está en reposo o cuando sube con rapidez constante? Si la caja sube, es la tensión mayor cuando está acelerando o cuando está frenando? En cada caso, explique en términos de las leyes del movimiento de Newton. Quien 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. Una chica sureña de 450 N, abofetea a un chico norteño de 800 N. Sus dedos ejercen una fuerza de 30 N al oeste sobre su mejilla. Puede haber otras reacciones pero, por la tercera ley de Newton cuál es la fuerza de reacción a la bofetada? En un choque de frente entre dos automóviles, 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. Halle la aceleración del sistema Si F = 10 N en este primer ejercicio Utilice los dos cuadros para desarrollar el ejercicio

00 m/s, suelta un saco de arena cuando el globo está 40.0 m sobre el suelo (Fig. 2.37).

5 8. Halle las ecuaciones de movimiento Si m 1 posee una fricción cinética µ y m 2 > m 1 El sistema se mueve con una sola aceleración? PROBLEMAS DE APLICACION 1. El tripulante de un globo aerostático, que sube vertical-mente con velocidad constante de magnitud 5.00 m/s, suelta un saco de arena cuando el globo está 40.0 m sobre el suelo (Fig. 2.37). El saco está en caída libre, a) Calcule la posición y velocidad del saco a s y 1.00 s después de soltarse, b) Cuánto tardará el saco en chocar con el suelo? c) Con qué rapidez chocará?

d) Qué altura máxima alcanza el saco sobre el suelo? e) Dibuje las gráficas: ay-t, vy-t y y-t para el movimiento. 2. Un hombre arrastra un baúl por la rampa de un camión de mudanzas.

b) Qué magnitud techa entonces la componente Fy perpendicular a la rampa? 3. Dos bloques de masas 4.00 kg y 8.00 kg están conectados por un cordel y bajan resbalando por un plano inclinado 300 (Fig.

6 d) Qué altura máxima alcanza el saco sobre el suelo? e) Dibuje las gráficas: ay-t, vy-t y y-t para el movimiento. 2. Un hombre arrastra un baúl por la rampa de un camión de mudanzas. La rampa está inclinada y el hombre tira con una fuerza F cuya dirección forma un ángulo de 30.0 con la rampa. a) Qué F se necesita para que la componente Fr paralela a la rampa sea 60.0 N? b) Qué magnitud techa entonces la componente Fy perpendicular a la rampa? 3. Dos bloques de masas 4.00 kg y 8.00 kg están conectados por un cordel y bajan resbalando por un plano inclinado 300 (Fig. 5.68). El coeficiente de fricción cinética entre el bloque de 4.00 kg y el plano es de 0.25, y entre el bloque de 8.00 kg y el piano, a) Calcule la aceleración de cada bloque, b) Calcule la tensión en el cordel, c) Qué sucede si se invierten las posiciones de los bloques?

7 4. Dos bloques de masas 3.50 Kg y 8.00 Kg están unidos por una cuerda sin masa que pasa por una polea sin rozamiento. Los planos inclinados no presentan rozamiento. Hallar (a) la magnitud de la aceleración de cada bloque y (b) la tensión de la cuerda.

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