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4 ¿ Qué relación existe entre la fuerza y el movimiento? Segundo principio de la dinámica
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UNIDAD 4ª ¿ Qué relación existe entre la fuerza y el movimiento?
Segundo principio de la dinámica
a
F
m
Cuando la resultante de todas las fuerzas que actúa sobre un mísmo cuerpo no es nula,
el valor de la aceleración producida es proporcional al valor de la fuerza resultante e
inversamente proporcional a la masa de un cuerpo.
Un barco de 1.000 kg es empujado por el aire con una fuerza de 2.000 N al mismo tiempo que actúa
sobre él una fuerza de rozamiento con el agua de 1.500 N. ¿Con qué aceleración se moverá el
barco? ¿Qué velocidad tendrá al cabo de 4 segundos si parte del reposo?
Un coche de 800 kg marcha a velocidad de 20 m/s (equivale a 72 km/h) cuando frena y se para en 8
segundos. ¿Qué fuerza resultante habrá actuado sobre el coche? ¿Hacia dónde estará dirigida esa
fuerza?
Queremos poner un cuerpo en movimiento, haciendo que su velocidad pase de 0 a 30 m/s en un
período de tiempo de 10 segundos. ¿Cómo se puede conseguir? Sobre una bicicleta de 20 kg se
empuja con una fuerza de 30 N, ¿con qué aceleración se moverá la bicicleta? ¿Qué velocidad
llevará a los 5 segundos?
Será muy grande la fuerza resultante que actúa sobre un avión cuya velocidad es de 900 km/h?
Explica la respuesta.
El tren de alta velocidad (AVE) puede alcanzar velocidades muy altas, superiores a 200 km/h
mientras que un ciclista difícilmente puede llegar a una velocidad de 60 km/h. Sin embargo, el
ciclista puede arrancar «más rápido», es decir, que si ambos están parados, el ciclista puede
inicialmente adelantarse al tren, aunque éste lo alcanzaría al poco rato. Explica, hablando de
fuerzas, cómo es posible eso.
Calcula la fuerza que ejerce la Tierra sobre dos bolas de hierro, una de 1 kg y la otra de 10 kg.
Calcula la aceleración de caída de cada una. ¿Qué velocidad llevará cada bola a los 5 segundos de
empezar a caer? ¿Llegarán ambas al suelo al mismo tiempo y con la mismo velocidad, si caen
ambas desde la misma altura?
Calcular la aceleración de caída de dos bolas de igual tamaño, una de madera de 1 kg y la otra de
hierro de 10 kg, sabiendo que la fuerza de rozamiento sobre cada una es igual a 2 newtones. Según
el resultado obtenido, ¿qué bola debe llegar antes al suelo si ambas caen desde la misma altura?
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Una grúa está sosteniendo a un cuerpo de 500 kg. ¿Qué fuerza tiene que hacer para sostenerlo?
La grúa sube a ese cuerpo con una aceleración de 1 m/s2, ¿qué fuerza tiene que hacer para subirlo?
La grúa sube al cuerpo con velocidad constante de 0,2 m/s, ¿qué fuerza tiene que hacer para
subirlo?
Dinámica del movimiento planetario
Sobre una mesa horizontal tenemos un tubo al que hemos doblado formando 3/4 partes de una
circunferencia. Por uno de los extremos introducimos una bola de hierro con toda la velocidad que
podemos.
a) Dibuja la trayectoria que seguirá la bola cuando salgo por el otro extremo del tubo.
b) Dibuja las fuerzas que actúan sobre la bola cuando va moviéndose por el interior del tubo y
cuando ha salido del mismo.
¿Cómo sabe el Sol la fuerza que tiene que hacer para sostener a cada planeta en esa órbita circular?
La Luna se mueve alrededor de la Tierra con un movimiento circular cuya velocidad puede
considerarse constante. Analiza los diferentes dibujos que te proponemos indicando cual te parece
correcto para representar a la fuerza o fuerzas que actúan sobre la Luna.