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Colegio Craighouse
Departamento de Ciencias
Subsector Física
Guía Leyes de Newton
1. Sobre un automóvil en movimiento la fuerza neta es nula, al respecto
se afirma que:
I. La variación de velocidad por unidad de tiempo es constante e
igual acero
II. La velocidad del automóvil es constante
III. Su desplazamiento por unidad de tiempo es constante.
Es (son) correcta (s)
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo II y III
E) Todas
Fórmulas útiles
F  ma
Peso = m·g
g= 10 m/s2
Froce = μ·N
V2final = V2final + 2·a·d
2. Cuatro fuerzas están actuando sobre un cuerpo como
se indica en la figura, el cuerpo se desplaza hacia:
A) La derecha
B) La Izquierda
C) Abajo
D) Arriba
E) No se desplaza.
3. Una caja de 3 Kg. se ubica sobre un plano inclinado
sin roce, como indica la figura. Por efecto de la gravedad, la caja
es tirada hacia abajo en el plano con una fuerza de 21,21 N.
¿Con que aceleración desciende la caja?
A) 10 m/s2
B) 7,1 m/s2
C) 70 m/s2
D) 3 m/s2
E) 45 m/s2
4. La misma caja se ubica ahora en un plano inclinado (con inclinación de 45°) que
tiene roce. Si la caja desciende con velocidad constante de 100 m/s, ¿Cuál es el valor
de la fuerza de roce?
A)
B)
C)
D)
E)
10 N
7,1 N
21,21 N
30 N
45 N
5. Para el caso anterior, ¿Cuál es el valor del coeficiente de roce? (NULA)
A) 0,71
B) 2,12
C) 0,121
D) 1
E) 0,1
6. Se sabe que sobre un objeto actúan sólo dos fuerzas: su peso de 40 N y una fuerza
hacia arriba de 40 N. De acuerdo con esto ¿Cuál de las siguientes situaciones es
imposible?
A)
B)
C)
D)
E)
El cuerpo esta en reposo
El cuerpo se mueve hacia arriba con velocidad constante
El cuerpo se mueve de forma acelerada
El cuerpo se mueve con velocidad constante
Todas son posibles
7. Un profesor de Craighouse va por la autopista Costanera Norte a 80 Km/h de forma
constante durante un largo tramo recto. ¿Por qué debe mantener el pie en el
acelerador?
a) Porque se requiere mantener una fuerza sobre un cuerpo para que se mueva con
velocidad constante
b) Sólo para contrarrestar el roce con el aire
c) Porque de otra manera el auto se detendría muy rápidamente
d) Para que la fuerza neta sobre el auto sea mayor que cero
e) Para que la fuerza neta sobre el auto sea muy cercana a cero.
8. Una pelota de 3 Kg. se deja caer desde un tercer piso. Desde un segundo piso se
deja caer otra pelota, pero de 1 Kg. de masa. Suponiendo que el roce del aire es
despreciable, es correcto afirmar que:
I. La fuerza neta (total) que actúa sobre la primera pelota es de 30 N
II. La fuerza neta sobre cada pelota es la misma
III. La fuerza neta sobre la segunda pelota son 10 N
a)
b)
c)
d)
e)
Sólo I
Sólo II
Sólo III
Sólo I y III
I, II y III
9. Una caja de 10 (Kg) es empujada sobre una mesa por una fuerza de 60 (N) hacia la
derecha, desplazándose con una aceleración de 2 (m/s2).
En esta situación la fuerza de roce sobre la caja es:
A) 50 (N)
B) 40 (N)
C) 30 (N)
D) 20 (N)
E) 10 (N)
10. Un automóvil de masa m choca con un camión de masa 2m que se encontraba
en reposo. Llamamos F1 a la magnitud de la fuerza que el automóvil ejerce sobre
el camión y F2 a la magnitud de la fuerza que el camión ejerce sobre el automóvil
durante el choque. Entonces es correcto afirmar que durante el choque
A)
B)
C)
D)
E)
F1 = 2F2
F
F1 = 2
2
F 1 = F2
F2 = 0
F1 = 0
11. Una fuerza de 20 N provoca en una masa m 1 una aceleración de 4 m/s2, y sobre
una masa m2 una aceleración de 12 m/s2 ¿Qué aceleración provocará sobre ambas
masas unidas? (considere la aceleración en m/s2)
A)
B)
C)
D)
E)
10
8
0,6
4
3
12. El principio de inercia (primer principio) se refiere a:
I Cuerpos en reposo
II Cuerpos en movimiento
III Cuerpos que se desplazan a velocidades cercanas a la de la luz.
De las afirmaciones anteriores es (son) correcta(s):
a) Sólo I
b) Sólo II c) Sólo III d) I y II e) I, II y III
13. Tres cuerpos A, B y C se mueven con las siguientes velocidades constantes: 1m/s,
3 m/s y 100 m/s. ¿En cuál de ellos la suma de las fuerzas es mayor?
a)
b)
c)
d)
e)
A
B
C
En ninguno, en todos la fuerza es la misma
En ninguno, en todos la suma de las fuerzas es la misma y es cero.
14. “Todo objeto permanece en estado de reposo o de movimiento con velocidad
constante, a menos que una fuerza externa lo haga cambiar de estado”
El párrafo anterior se refiere a:
a)
b)
c)
d)
e)
Principio de Inercia ( Primer principio )
Principio de masa ( Segundo principio )
Principio de Acción y Reacción ( Tercer principio )
Movimiento uniformemente acelerado (MUA)
Ninguna de las anteriores
15. En general, si se aplica una fuerza sobre un objeto puede:
I Cambiar la velocidad del objeto.
II Cambiar la dirección en la que se está moviendo el objeto.
III Cambiar la forma del objeto.
De las afirmaciones anteriores es(son) correcta(s):
a) Sólo I
b) Sólo II
c) Sólo III
d) I y III
e) I, II y III
16. Si desde una nave espacial se dispara un proyectil hacia el espacio. ¿Cuánta fuerza
es necesario ejercer sobre el proyectil para que conserve su movimiento?
a)
b)
c)
d)
e)
Igual al impulso inicial.
El doble del impulso inicial.
La necesaria para vencer la fricción.
Ninguna
Igual a la fricción.
17.
F4 =6N
F3= 8N
F1=?
m
F2= 14N
En la figura anterior, ¿cuál debe ser el valor de F1 para que el cuerpo se mueva con
velocidad constante?
a) 14N
b) 6N
c) 0N
d) 8N
e) Otro valor
18. Una persona de 80 Kg intenta empujar con sus manos un carro de masa 100 Kg.
La fuerza que debe ejercer para acelerar el carro a 2 m/s2 es:
a)
b)
c)
d)
e)
2400 N
360 N
1000 N
200 N
340 N
Desarrollo
1.
Un trineo es remolcado sobre una superficie
horizontal con una fuerza F horizontal y de magnitud
250 [N]. Un niño de 40 [kg] va sentado sobre el trineo.
La masa del trineo es de 50 [kg] y el coeficiente de
roce entre el suelo y el trineo tiene magnitud de 0,2.
Suponiendo que el niño no desliza sobre el trineo,
calcule la aceleración del conjunto trineo – niño y la
fuerza neta sobre el niño.
2.
A un cuerpo de 4 [kg] que está en reposo sobre la superficie de la Tierra, se plica durante 8
[s] una fuerza de 60 [N] dirigida verticalmente hacia arriba. Calcule la altura máxima que alcanza
el cuerpo.
3.
Los antiguos ferrocarriles chilenos disponían de un coche comedor. Sobre la mesa de un
coche comedor hay un salero de masa total 300 [g]. Entonces, suponiendo que usted es un
observador en reposo, en la tierra, dibuje un diagrama de cuerpo libre, incluyendo todas las
fuerzas que actúan sobre el salero, en cada una de las siguientes situaciones: (justifique en cada
caso).
a) El tren está en reposo.
b) El tren está partiendo de la estación, en línea recta.
c) El tren viaja en línea recta con rapidez constante.
d) El tren toma una curva hacia la derecha con rapidez constante. (suponga que el
peralte es despreciable).
e) El tren toma una curva hacia la izquierda, simultáneamente disminuyendo su
rapidez. (Peralte despreciable).
f) Al llegar al destino el tren frena en línea recta.
4.
Un automóvil de tres toneladas de masa (incluyendo las personas que viajan en él), viaja a
100 [km/h]. Determine la fuerza neta (magnitud y dirección) que actúa sobre el automóvil, en
cada una de las siguientes situaciones:
a) mientras viaja en línea recta, manteniendo constante la rapidez indicada.
b) Si frena hasta detenerse en una distancia recta de 30 [m].
c) Si choca contra un poste, deteniéndose en una distancia de 1 [m].
En cada caso compare la magnitud de la fuerza, con el peso del automóvil.
5.
¿Cuál de los instrumentos representados en la figura, marcan el mismo valor, si se lo
usa en la superficie de la Tierra y luego en la superficie de la Luna? ¿Cuánto marcaría cada
instrumento dentro de un transbordador espacial en órbita a la Tierra?
Soluciones
1. E
2. C
3. B
4. C
5. C
6. NULA
7. E
8. D
9. B
10.C
11.E
12.D
13. E
14. A
15. E
16. D
17. C
18. D
Desarrollo
1.
2. Solución
Sobre el cuerpo actúa su peso (hacia abajo) y la fuerza de 60 N hacia arriba.
La fuerza neta que actúa sobre el cuerpo es:
F = 60 – P = 60 – 4*10 = 60 – 40 = 20 N
Si sobre el cuerpo actúa una fuerza neta de 20 N, su aceleración hacia arriba será
F = m*a
20 = 4*a
a = 5 m/s2
Si durante 8 segundos se le aplica una aceleración de 5 m/s 2, después de 8 s. habrá recorrido
una distancia de:
d = a*t2
2
d = 5*82
2
= 5*32 = 160 m.
Y llevará una velocidad de:
v = a*t = 5*8 = 40 m/s
Después de los 8 s. el objeto es frenado por la Tierra, asi que a partir de ese momento la
altura máxima que alcanza se puede calcular como:
h = V02 / 2g
h = 402 / 20 = 80 m.
Así que la altura máxima que alcanza serán 160 + 80 = 240 m.
3.
Solución
a) El tren está en reposo.
Las fuerzas que actúan son: El peso (hacia abajo) y la normal (hacia arriba). Esto se
aplica a todos los casos.
b) El tren está partiendo de la estación, en línea recta.
Si el tren esta partiendo, esta saliendo del reposo, así que va acelerando. Si va
acelerando y el salero está apoyado sobre la mesa, una fuerza hacia delante actúa
sobre él.
c) El tren viaja en línea recta con rapidez constante.
Si va con rapidez constante no actúa ninguna fuerza en la dirección del movimiento,
sólo actúa el peso y la normal.
d) El tren toma una curva hacia la derecha con rapidez constante. (suponga que el
peralte es despreciable).
Para doblar a la derecha, el tren aplica una fuerza hacia la derecha, asi que el salero
siente esa fuerza.
e) El tren toma una curva hacia la izquierda, simultáneamente disminuyendo su
rapidez. (Peralte despreciable).
Se aplica una fuerza hacia la izquierda (para hacerlo doblar) y una fuerza hacia atrás,
para hacerlo frenar.
f) Al llegar al destino el tren frena en línea recta.
Se aplica una fuerza hacia atrás para hacerlo frenar.
4.
Solución
d) mientras viaja en línea recta, manteniendo constante la rapidez indicada.
Si la velocidad es constante, la aceleración es cero, y la fuerza neta es cero.
e) Si frena hasta detenerse en una distancia recta de 30 [m].
100 Km / h = 27,8 m/s
Si recorre una distancia de 30 m., la aceleración aplicada cumplirá que:
V2 =V02 + 2*a*d
En este caso V = 0 y V0 = 27,8 m/s
0 = (27,8)2 + 2*a*30
0 = 772,84+ 2*a*30
- 772,840 = 60*a
a = -12,88 m/s2
La fuerza que actúa sobre el auto será:
F = m*a
F = 3000 * (-12,88) = -38640 N (Es negativa porque es una fuerza de frenado)
f)
Si choca contra un poste, deteniéndose en una distancia de 1 [m].
V2 =V02 + 2*a*d
En este caso V = 0 y V0 = 27,8 m/s, y la distancia recorrida es 1 m.
0 = (27,8)2 + 2*a*1
0 = 772,84+ 2*a
- 772,840 = 2*a
a = -386,42 m/s2
La fuerza que actúa sobre el auto será:
F = m*a
F = 3000 * (-386,42) = - 1159260 N (Es negativa porque es una fuerza de frenado)
5. ¿Cuál de los instrumentos representados en la figura, marcan el mismo valor, si se lo usa en la
superficie de la Tierra y luego en la superficie de la Luna? ¿Cuánto marcaría cada instrumento
dentro de un transbordador espacial en órbita a la Tierra?
Solución
Las masas no cambian de lugar a lugar, así que la balanza marcaría lo mismo.
La bascula mide el peso del hombre, y como el peso depende de la aceleración de gravedad,
no marcará lo mismo en lugares distintos
El resorte se estira dependiendo del peso que tenga colgado. Como el peso cambia de planeta
en planeta, no marcará lo mismo.
Si nos encontramos muy alejados de un planeta, la aceleración de gravedad será tan baja que ni la
bascula ni el resorte ni la balanza funcionarían.