Examen parcial de la 3ª evaluación de 4º ESO C

Transcripción

1 Examen parcial de la 3ª evaluación de 4º ESO C Nombre: Fecha: 1. Francisco empuja una caja de 80 kg utilizando una fuerza horizontal de 100 N que es paralela al suelo, también horizontal. Su hermana Susana le ayuda empujando en la misma dirección y sentido que Francisco con una fuerza de 90 N. El hermano pequeño, Ismael, les intenta fastidiar un poco haciendo una fuerza muy pequeña, solamente de 10 N, en sentido contrario al que realizan Francisco y Susana. Si el coeficiente de rozamiento con el suelo es de 0,15, calcula la aceleración que adquiere la caja. (2 puntos) 2. Se necesita una fuerza horizontal de 65 N para empujar con velocidad constante una caja de 20 kg en un suelo también horizontal. Calcula el coeficiente de rozamiento de esta superficie. Si la velocidad constante a la que se mueve la caja es de 5 m/s, cuánto se tardará en desplazar la caja 20 m? 3. Se empuja una caja de 12 kg en un suelo horizontal con una fuerza de 50 N que forma un ángulo de 30º con la horizontal. Si el coeficiente de rozamiento entre el suelo y la caja es de 0,2, calcula la aceleración que adquiere la caja. Calcula su velocidad y el espacio recorrido al cabo de 4 segundos, suponiendo que la caja inicialmente estuviese en reposo. 4. Calcula la aceleración con que baja una caja de 10 kg situada en lo alto de un plano inclinado 20º con la horizontal. El coeficiente de rozamiento entre la caja y el plano es 0,1. Si el plano inclinado tiene una altura de 35 cm, y la caja estaba en reposo cuando comienza a caer en lo alto del plano, calcula cuánto tiempo tarda en llegar al suelo y con qué velocidad lo hace. Indicaciones para hacer el problema: La masa de este problema no es necesaria para resolverlo. Puedes utilizar este dato o no, a tu elección. En clase hemos visto una fórmula que te da directamente la aceleración de este problema. En caso de resolver el problema utilizando esta fórmula, debe aparecer su deducción haciendo los sumatorios de fuerzas correspondientes. 5. a) Qué fuerza hay que realizar para elevar verticalmente con velocidad constante una caja de 10 kg de masa? (0,5 puntos) b) Con qué aceleración se eleva la caja si la fuerza aplicada es de 110 N? (0,5 puntos) 6. Enuncia las tres leyes de Newton. (1 punto)

2 Examen parcial de la 3ª evaluación de 4º ESO C (solución) Nombre: Fecha: 1. Francisco empuja una caja de 80 kg utilizando una fuerza horizontal de 100 N que es paralela al suelo, también horizontal. Su hermana Susana le ayuda empujando en la misma dirección y sentido que Francisco con una fuerza de 90 N. El hermano pequeño, Ismael, les intenta fastidiar un poco haciendo una fuerza muy pequeña, solamente de 10 N, en sentido contrario al que realizan Francisco y Susana. Si el coeficiente de rozamiento con el suelo es de 0,15, calcula la aceleración que adquiere la caja. (2 puntos) En el eje Y (vertical) del problema el sumatorio de fuerzas es igual a 0 por lo que la normal es igual al peso. Calculada la normal, podemos calcular la fuerza de rozamiento: En el eje X es donde se mueve la caja, con lo que aplicamos la segunda ley de Newton en este eje para calcular la aceleración:

3 2. Se necesita una fuerza horizontal de 65 N para empujar con velocidad constante una caja de 20 kg en un suelo también horizontal. Calcula el coeficiente de rozamiento de esta superficie. Si la velocidad constante a la que se mueve la caja es de 5 m/s, cuánto se tardará en desplazar la caja 20 m? Si la velocidad es constante significa que la aceleración es 0 y por tanto el sumatorio de fuerzas en el eje X (horizontal) también es 0. En el eje Y (vertical) la caja no se mueve, con lo que el sumatorio de fuerzas en el eje Y es 0 y por tanto la normal es igual al peso.

4 3. Se empuja una caja de 12 kg en un suelo horizontal con una fuerza de 50 N que forma un ángulo de 30º con la horizontal. Si el coeficiente de rozamiento entre el suelo y la caja es de 0,2, calcula la aceleración que adquiere la caja. Calcula su velocidad y el espacio recorrido al cabo de 4 segundos, suponiendo que la caja inicialmente estuviese en reposo. a) F x =F cos =50 cos30º=43,30 N F y =F sen =50 sen30º=25 N P=m g=12 9,8=117,6 N Al ser P>F y, la caja no se levanta del suelo. eje Y En el eje Y (vertical) la caja no se mueve, por lo que el sumatorio de fuerzas es 0. N+F y -P=0 N=P-F y =117,6-25=92,6 N eje X F r = N=0,2 92,6=18,52 N F x -F r =m a b) v=v 0 +a t=0+2,065 4=8,26 m/s

5 4. Calcula la aceleración con que baja una caja de 10 kg situada en lo alto de un plano inclinado 20º con la horizontal. El coeficiente de rozamiento entre la caja y el plano es 0,1. Si el plano inclinado tiene una altura de 35 cm, y la caja estaba en reposo cuando comienza a caer en lo alto del plano, calcula cuánto tiempo tarda en llegar al suelo y con qué velocidad lo hace. Indicaciones para hacer el problema: La masa de este problema no es necesaria para resolverlo. Puedes utilizar este dato o no, a tu elección. En clase hemos visto una fórmula que te da directamente la aceleración de este problema. En caso de resolver el problema utilizando esta fórmula, debe aparecer su deducción haciendo los sumatorios de fuerzas correspondientes. 1ª manera de calcular la aceleración (sin la masa) P x =P sen =m g sen P y =P cos =m g cos Eje Y: Eje X: 2ª manera de calcular la aceleración (usando la masa) P x =P sen =m g sen =10 9,8 sen20=33,52 N P y =P cos =m g cos =10 9,8 cos20=92,09 N Eje Y: Eje X:

6 v=v 0 +a t=0+2,43 0,92=2,24 m/s

7 5. a) Qué fuerza hay que realizar para elevar verticalmente con velocidad constante una caja de 10 kg de masa? (0,5 puntos) b) Con qué aceleración se eleva la caja si la fuerza aplicada es de 110 N? (0,5 puntos) a) Cuando algo sube con velocidad constante significa que la aceleración vale 0 y por tanto el sumatorio de fuerzas vale 0. La fuerza aplicada es igual al peso: F-P=0 F=P=m g=10 9,8=98 N b) F-P=m a 6. Enuncia las tres leyes de Newton. (1 punto) Estudia la teoría en tu libro de texto.