Guía teórica práctica nro. 1. Movimiento Primer bloque de mecánica: Leyes de Newton y cinemática

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Juan José Juárez Ramos
hace 5 años
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1 Segunda parte Leyes de Newton Guía teórica práctica nro. 1. Movimiento Primer bloque de mecánica: Leyes de Newton y cinemática 1) Explica lo que propone la primera ley de Newton. Enuncia un ejemplo. Cómo se relaciona con los sistemas inerciales? 2) Qué diferencia hay entre masa y peso? por qué en la segunda ley de Newton aparece la masa y no el peso? 3) Determinar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Justifica tu decisión. a) Si no existe ninguna fuerza actuando sobre un cuerpo, el cuerpo no se acelera. b) Si un cuerpo no está acelerándose, no debe existir ninguna fuerza actuando sobre él. c) El movimiento de un cuerpo siempre tiene lugar en la dirección de la fuerza resultante. d) Las fuerzas de acción y reacción nunca actúan sobre un mismo cuerpo. e) La masa de un cuerpo depende de su posición. f) El peso de un cuerpo depende de su posición. g) Las leyes de Newton sólo son válidas en los sistemas de referencia inerciales. 4) Qué condiciones se deben dar para que un sistema esté en equilibrio? 5) 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? 6) Simulación sobre fuerzas y movimiento. Sugerimos familiarizarse con el tema practicando con las simulaciones que aparecen en forces-and-motion-basics es.jnlp Temas principales: fuerza, posición, velocidad, aceleración, Primera ley de Newton En los diagramas, activar las imágenes de los vectores, los valores de las masas, los controles de velocidad y aceleración. Realizar distintas simulaciones que los ayuden a responder estas cuestiones: - En qué casos las fuerzas se equilibran? - Predecir el movimiento de un objeto con una fuerza neta igual a cero. - Predecir la dirección de movimiento dada una combinación de fuerzas Sugerencias: seguir la secuencia de las pestañas, haciendo las siguientes pruebas: - tira y afloja (con vectores y valores), - movimiento (mostrando masas y velocímetro), probar con valores pequeños de la fuerza y averiguar el valor mínimo para que comience el movimiento. Para 50 kg comenzar con 10 N (en el cuadro de diálogo). Corrigiendo el valor de la fuerza con el cursor dar un empujón (100 N) y soltar. Ver qué pasa con la velocidad del móvil. fricción repetir el ejemplo anterior y observar qué sucede. Probar con diferentes condiciones de fricción y distintas masas. Buscar la velocidad mínima para que comience el movimiento y discutir de qué depende. qué conclusiones se pueden sacar? Suprimir la fuerza y observar qué pasa. Explicar. 7) Dos cajas idénticas de 2kg de masa cada una se encuentran en reposo en el suelo, apoyada una sobre la otra. Dibujar un diagrama de cuerpo libre mostrando las fuerzas que actúan sobre cada una de las cajas e indicando cada fuerza de reacción. Si ahora consideramos a las dos cajas como un solo sistema cómo se modifica el diagrama de fuerzas? cuáles fuerzas de las anteriores son internas y cuáles externas? 8) Dos bloque son sometidos a una fuerza cómo se observa en el siguiente esquema. Responde las preguntas despreciando el roce.

a) Realizar el diagrama de cuerpo libre para cada bloque. b) Expresa la fuerza de contacto entre los dos bloques. (c) Cuál es la aceleración de los bloques?

2 a) Realizar el diagrama de cuerpo libre para cada bloque. b) Expresa la fuerza de contacto entre los dos bloques. (c) Cuál es la aceleración de los bloques? Qué sistema de estudio has elegido para responder? podrías haber elegido otro? Si ahora se aplica una fuerza de igual magnitud pero en sentido opuesto y aplicada sobre el bloque de la derecha: d) Cuál es la fuerza de contacto entre los bloques en este caso? e) Cuál es la aceleración de los bloques? f) Compara las dos situaciones y comenta. 9) Decide cuáles de las siguientes expresiones corresponden a definiciones y cuáles a leyes. Justifica tu respuesta. Explicar aquellas que correspondan a leyes. F=m a a= v f v i t f t i v= x f x i t f t i 10) La siguiente explicación fue scaneada de un libro de texto de nivel secundario. Por qué es incorrecta? 11) Indicar en las siguientes situaciones los pares de acción-reacción: - Una pelota de tenis golpeada por una raqueta. - Una mano que sostiene un libro. - Una lámpara que cuelga del techo.

4 14) Un hombre arrastra con una fuerza horizontal una valija de 20kg por el suelo y luego toma una rampa con 30 de inclinación. Si el coeficiente de roce entre la valija y el suelo es de 0,3. Cuánto vale en cada caso la fuerza que ejerce el hombre? Compáralas y discute con tus compañeros la respuesta.

5 15) Cuánto valen los módulos de las dos componentes de la fuerza de contacto (la normal y la de roce) que actúan sobre un bloque de 8kg de masa, colocado sobre un tablón que tiene una inclinación de 25º con respecto a la horizontal? Cuál es el valor mínimo del coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano para impedir que el bloque se deslice? 16) Un bloque de masa m=2kg descansa sobre una superficie horizontal sin fricción. a) Cuál es la aceleración del bloque si se aplica una fuerza horizontal de módulo 10N?, b) Cuál es su peso en N? c) Si en lugar de aplicar una fuerza horizontal, se tira del bloque con una fuerza de módulo 10N mediante una cuerda que hace un ángulo de 37º con la horizontal, Cuál es su aceleración? Cuál es la magnitud de la fuerza normal sobre el bloque? 17) Un hombre intenta mover un ropero. Responder las siguientes cuestiones en base a las Leyes de Newton y al modelo de la fuerza de rozamiento: a) Dibujar diagramas de fuerza para el ropero, el piso en la región de contacto con el ropero y la Tierra b) La fuerza que hace el hombre sobre el ropero es igual, mayor o menor en módulo a la que el ropero hace sobre él en las siguientes situaciones: si no logra moverlo, si lo mueve con velocidad constante, si lo mueve con aceleración constante. c) En los tres casos considerados en el item anterior, suponiendo conocidos la masa y los coeficientes de rozamiento estático y dinámico, cuál puede ser la magnitud de la fuerza aplicada sobre el ropero? Determinar en cada caso el valor de la fuerza de rozamiento. 18) Un bloque de masa 20 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. El coeficiente estático de rozamiento entre el bloque y la superficie es 0,4 y el coeficiente dinámico 0,2. Si se quiere estudiar esta situación y las condiciones en las que el bloque saldría del reposo: a) Cuál es el objeto de estudio? qué sistema de referencia elegirías? por qué? Dónde ubicarías el eje de coordenadas? Realiza un diagrama. b) Cuál es la fuerza de rozamiento ejercida sobre el bloque? qué conceptos y leyes utilizaste para responder? c) Cuál será la fuerza de rozamiento si se ejerce una fuerza horizontal de 5N? por qué? d) Cuál es la fuerza mínima que pondrá al bloque en movimiento? por qué? e) Cuál es la fuerza mínima que mantendrá el movimiento del bloque, una vez iniciado? por qué? f) Si la fuerza horizontal fuera de 100N, cuánto valdría la fuerza de rozamiento? Justificar.

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