1 COLEGIO DE LA SAGRADA AMILIA AREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL TALLER DE ÍSICA II PERIODO ACADEMICO MECANICA CLASICA DINAMICA: UERZA LAS LEYES DE NEWTON Y CONSECUENCIAS DE LAS LEYES DE NEWTON echa de entrega preguntas tipo ICES Grado 10 0 A, B 12/05/11 echa de entrega problemas tipo I Grado 10 0 A, B 17/05/11 echa de entrega problemas tipo II Grado 10 0 A, B 24/05/11 PREGUNTAS TIPO ICES Responde las preguntas 1, 2 y 3 de acuerdo a la siguiente información: De acuerdo a la siguiente figura 1 2 1= 20N m = 2kg 2 = 10N 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/s 2 B) 15m/s 2 C) 10m/s 2 D) 20m/s 2
2 3. Suponga que el bloque entra en contacto con un segundo bloque de masa m 2 y se aplica una fuerza como se muestra en la figura. m1 m2 Si m 2 es mucho mayor que m 1, es correcto afirmar que la fuerza de contacto vale aproximadamente A) C) /2 B) Cero D) 2 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 θ 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 en la cuerda que actúa sobre la masa 2m vale: 2m m P A) (2/3) P B) P C) (3/2) P D) 2P
3 6. Imagina una colisión frontal entre el bloque ligero m 2 y el gran bloque m 1 >> m 2. Durante la colisión: m 2 m 1 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 Dos cuerpos de masa m 1 y m 2 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 m 2 una fuerza tal que a 1 < a 2 m1 m2 7. El diagrama de fuerzas que actúan sobre los cuerpos es A) C) N1 N2 fr1 fr1 fr2 W2 W1 B) N1 N2 D) N1 N2 fr2 fr1 fr1 W1 W2 + W1 W1 W2 + W1
4 8. La fuerza neta que actúa sobre el cuerpo de masa m 2, se muestra en A) C) B) D) 9. La fuerza neta que actúa sobre el cuerpo m 1 tiene un valor A) (N 1 + N 2 )μ B) (N 1 )μ C) - (N 1 + N 2 )μ D) - (N 1 )μ 10. La aceleración del cuerpo de masa m 2 tiene un valor de A) μm 2 g B) ( μm 1 g)/m 2 C) μg D) ( f r1 - μm 2 )/(m 2 + m 1 ) 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.
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: N 1 N 1 A) C) N 2 N 2 W W N 1 N 1 B) D) N 3 N 2 W W 14. Dos cuerpos de masas m 1 = 5,8 kg y m 2 = 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 = 18N, Cuál de estas afirmaciones es cierta? m 2 200 gr m 1 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.
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 (m/s 2 ) 2 A) 0,5 N.s B) 2 N.s C) 4 N.s D) 8 N.s 4 t(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.
7 PROBLEMAS TIPO I 1. Para la situación mostrada en la figura, encuéntrese los valores de T 1 y T 2, 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 W 1 y W 2? (260 N, 150 N) 3. Supóngase que W 1, en la misma figura, fuera de 500 N. Encuéntrense los valores de W 2 y W 3 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 T 1 y T 2. (58 N, 31 N) 8. El objeto de la figura siguiente está en equilibrio y tiene un peso W = 80 N. Encuéntrense las tensiones T 1, T 2, T 3 y T 4. (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, m 1 y m 2, situadas sobre una superficie horizontal sin fricción se conectan mediante una cuerda sin masa. Una fuerza,, 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 m 1 y m 2 (m 1 > m 2 ) sobre una mesa sin fricción. Una fuerza horizontal,, puede aplicarse ya sea a m 1, o a m 2. En cuál de los dos casos el insecto tiene mayor oportunidad de sobrevivir? ( sobre m 1 ) 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/s 2, 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 m 1 = 2 kg, m 2 = 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 = A + Bt 3 actúa sobre un objeto de 3,5 kg, donde A = 8,6 N y B = 2.5 N/s 2. Cuál es la velocidad horizontal de este objeto 3 s después que parte del reposo? (21.8 m/s) 4. La masa m 1 sobre una mesa horizontal sin fricción se conecta a la masa m 2 por medio de una polea sin masa P 1 y una polea fija sin masa P 2 como se muestra en la figura. Si a 1 y a 2 son las magnitudes de las aceleraciones de m 1 y m 2 respectivamente, cuál es la relación entre estas aceleraciones? Determine expresiones para b) las tensiones en las cuerdas y c) las aceleraciones a 1 y a 2 en función de m 1, m 2 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) a 1 = 2,31 m/s 2 hacia abajo, b) T izquierda = 30 N, T derecha = 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 + m 1 + m 2 ) m 2 g/m 1 ) 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/s 2 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. (T 1 = 74,5 N, T 2 = 34.7 N, μ = 0,572) 14. Página 130 Hipertexto Santillana. Nº 22, 23.