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PROBLEMAS 3º MEDIO HC- ELECTIVO
ITEM Nº1: VERDADERO O FALSO, JUSTIFIQUE FALSAS Y VERDADERAS
ITEM Nº2: COMPLETACIÓN
La primera ley de Newton es la ley de__________________
La segunda ley de Newton es la ley de _________________
La tercera ley de Newton afirma que____________________
En un MCU la Fuerza tangencial es ____________________
En un MCU la Fuerza centrípeta es_____________________
En un MCU la velocidad tangencial es
En un MCU la velocidad angular es
Que significado se le atribuye al símbolo DELTA (∆) cada vez que acompaña a alguna variable física,
Explique.
1.- ¿Como se expresa matemáticamente la noción (Idea Fundamental) de ángulo? Escriba la ecuación básica
que corresponde.
2.- Una bicicleta se desplaza con una rapidez constante de 18 m/s por un camino perfectamente recto. Si el
diámetro de las ruedas es de 0,6 m, calcula la rapidez angular de las ruedas. ¿Cuánto vale el período (T) del
movimiento, y la frecuencia (f)?
3.- La hélice de un ventilador rota 600 revoluciones por minuto, y su radio es de 12 cm. Calcule:
a) El período del movimiento.
b) La rapidez angular del punto extremo de la hélice.
c) La rapidez lineal del mismo punto anterior.
d) La rapidez angular, ¿Es igual para todos los puntos de la hélice?, ¿Y cómo es la rapidez lineal?
4.- El período de rotación de Venus es de 243 días terrestres, y su radio ecuatorial es de 6051 km. Calcula la
rapidez lineal de cualquier punto del ecuador de Venus.
5.- Una rueda de maquinaria de masa 4 kg accionada por una correa, rota con rapidez angular constante de
valor 2 rad/seg. El radio de la rueda es de 0,25 m. Calcule:
a) ¿A cuanta distancia lineal en metros equivalen 12 vueltas de la rueda?
b) ¿Cuánto vale la rapidez tangencial (vtan) de un punto de la periferia?
c) ¿Cuánto vale la aceleración tangencial?, ¿Cuánto vale la aceleración que apunta hacia el centro de la
trayectoria circular, y la fuerza centrípeta?
LEYES DE NEWTON
LA MASA de un objeto es una medida de su inercia. Se le llama inercia a la tendencia de un objeto en
reposo a permanecer en este estado, y de un objeto en movimiento a continuarlo sin cambiar su velocidad.
EL KILOGRAMO PATRON (ESTANDAR) es un objeto cuya masa se define como un kilogramo. Las
masas de otros objetos se encuentran por comparación con esta masa. Un gramo de masa equivale a 0,001
kg.
UNA FUERZA es un empujón o jalón que actúa sobre un objeto. Es una cantidad vectorial que tiene
magnitud y dirección.
LA FUERZA RESULTANTE que actúa sobre un objeto le proporciona una aceleración en la dirección de
la fuerza. La aceleración es proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa del objeto.
EL NEWTON es la unidad de fuerza en el sistema SI. Un newton (1 N) es la fuerza resultante que le
proporciona a 1 kg de masa una aceleración de 1 m/s2.
PRIMERA LEY DE NEWTON: Si la fuerza externa resultante que actúa sobre un objeto es cero,
entonces la velocidad del objeto no cambiara. Un objeto en reposo permanecerá en reposo; un objeto en
movimiento continuara moviéndose con velocidad constante. Un cuerpo se acelera solamente si una fuerza
no balanceada actúa sobre él. A esta ley se le llama con frecuencia ley de inercia.
SEGUNDA LEY DE NEWTON: Si la fuerza externa resultante que actua sobre un objeto de masa m no es
cero, el objeto se acelerara en la dirección de la fuerza. La aceleración a es proporcional a la fuerza e
inversamente proporcional a la masa del objeto. Con F en newtons, m en kilogramos y a en m/s2, esta
proporcionalidad se puede escribir como una ecuación:
a = F/m o F = ma
TERCERA LEY DE NEWTON: Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, existe otra igual, pero en
sentido opuesto, actuando sobre algún otro cuerpo. Con frecuencia se le llama a ésta, ley de la acción y
reacción. Note que las fuerzas de acción y reacción actúan en diferentes cuerpos.
EL PESO de un cuerpo es la fuerza gravitacional que atrae al cuerpo. En la Tierra, es la fuerza
gravitacional que ejerce la Tierra sobre el cuerpo. Sus unidades son los newtons (en el SI).
RELACION ENTRE MASA Y PESO: Un cuerpo de masa m en caída libre hacia la Tierra está bajo la
acción de una sola fuerza, la atracción gravitacional, a la que llamamos peso w del objeto. La aceleración g
que tiene un objeto en caída libre se debe a su peso w. Entonces, la ecuación F = ma nos da la relación entre
F = w, a = g y m; esto es w = mg. Como en la superficie de la Tierra g = 9,8 m/s2, un objeto de 1 kg pesa
9,8 N.
Estudiaremos las leyes de Newton asumiendo en todos los casos que las trayectorias que describen los
cuerpos en su movimiento son SIEMPRE rectas, ya sean estas Horizontales, Verticales incluso
OBLICUAS. Es decir veremos problemas donde un cuerpo se mueve en un camino ( plano) horizontal y
también problemas donde los cuerpos suben o bajan, como cuando se lanza en forma vertical hacia ABAJO
desde un edificio un macetero al ladrón que anda en malos pasos, o cuando sucede que un niño juega con
una pelota de tenis y la lanza en forma vertical hacia arriba.
ANALISIS DIMENSIONAL: Todas las cantidades mecánicas, tales como la aceleración y la fuerza, se
pueden expresar en términos de tres dimensiones fundamentales: la longitud L, la masa M, y el tiempo T.
Por ejemplo, la aceleración es una longitud (una distancia) dividida entre (tiempo)2; decimos que sus
dimensiones son L/T2 que podemos escribir como [LT-2] por las propiedades de potencias. Las dimensiones
de volumen son [L3], y las de la velocidad son [LT-1]. Como la fuerza es la masa multiplicada por la
aceleración, sus dimensiones son [MLT-2]. El análisis dimensional es muy útil para ver si una ecuación está
correctamente escrita, ya que cada término de una ecuación debe tener las mismas dimensiones. Por
ejemplo, las dimensiones de la ecuación son
s = vot + ½ at2
[L]
[LT-1][T] + [LT-2] [LT2]
Y cada término tiene dimensiones de longitud. Recuerde, todos los términos en una ecuación deben tener las
mismas dimensiones. Por ejemplo, una ecuación no puede tener un término de volumen [L3] sumado con
otro de área [L2], o tampoco un término de fuerza [MLT-2] puede restarse a un término de velocidad [LT-1];
estos términos no tienen las mismas dimensiones.