Download (Taller)_Leyes de Newton

300 N
GUÍA DE TRABAJO
Versión: 1
Código: DA-FO-431
ÁREA: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL (FÍSICA)
GRADO: 10
JORNADA: M / T
SEMESTRE:
II
FECHA:
TEMA: leyes de Newton
ESTUDIANTE:__________________________________________________________ GRUPO:_____
Primera ley de Newton
11. Supón que vas en un automóvil en movimiento y que
el motor se apaga. Pisas el freno y lentamente el
carro disminuye su rapidez a la mitad. ¿Si sueltas el
freno el automóvil acelerará un poco o continuará
reduciendo su rapidez debido a la fricción? Sustenta
tu respuesta.
El inglés Isaac Newton (1642-1727) se basó en los
trabajos de Galilei para establecer la llamada primera ley
de Newton o principio de inercia, que dice: todo objeto
en reposo (V=0), o con movimiento rectilíneo uniforme
(V= constante) mantiene ese estado a menos que se
produzca un desequilibrio entre las fuerzas que actúan
sobre él (Fn ≠ 0). La primera ley de Newton o principio
de inercia afirma que todos los cuerpos permanecen en
su estado de reposo o de movimiento uniforme
rectilíneo, a menos que actúe sobre ellos una fuerza
neta que cambie ese estado. La masa de un cuerpo,
físicamente, es una medida de su inercia, es decir la
oposición que presenta a ser acelerado linealmente. Por
ello se dice que los cuerpos con mayor masa tienen más
inercia que los cuerpos de menor masa. Esta es la razón
por la que, en estricto rigor, la masa de un cuerpo se
denomina masa inercial.
12. Cada vértebra de la serie que forma tu columna
dorsal está separada por discos de tejido elástico.
¿Qué sucede entonces cuando saltas desde un
lugar elevado y caes de pie? (Sugerencia: imagínate
la cabeza del martillo) ¿Puedes imaginar alguna
causa de que seas un poco más alto por la mañana
que la noche anterior?
13. Empuja un carrito y se moverá. Cuando dejas de empujarlo, se detiene. ¿esto va en contra de la ley de
inercia de Newton? Sustenta tu respuesta.
14. Suelta una bola por una mesa de bolos y verás que
con el tiempo se mueve con más lentitud. ¿esto va
en contra de la ley de inercia de Newton? Sustenta
tu respuesta.
15. En un par de fuerzas, una tiene 20 N de magnitud y
la otra 12 N. ¿Cuál fuerza neta máxima es posible
tener con estas dos fuerzas? ¿Cuál es la fuerza neta
mínima posible?
1. Los asteroides han estado moviéndose por el
espacio durante miles de millones de años. ¿Qué
los mantiene en movimiento?
2. Una sonda espacial puede ser conducida por un cohete hasta el espacio exterior. ¿Qué mantiene el
movimiento de la sonda después de que el cohete
ya no la sigue impulsando?
16. Cuando un objeto está en equilibrio mecánico, ¿qué
puede decirse acerca de todas las fuerzas que
actúan en él? ¿La fuerza, neta necesariamente debe
ser cero?
3. Al contestar la pregunta "¿qué mantiene a la Tierra
moviéndose alrededor del Sol?", un amigo tuyo
asegura que la inercia la mantiene en movimiento.
Corrige esa aseveración errónea.
17. Un mono está colgado en reposo de una liana.
¿Cuáles son las dos fuerzas que actúan sobre el
mono? ¿Alguna es mayor?
4. Tu amigo dice que la inercia es una fuerza que mantiene las cosas en su lugar, ya sea en reposo o en
movimiento. ¿Estás de acuerdo? ¿Por qué?
18. ¿Puede un objeto estar en equilibrio mecánico
cuando sólo hay una fuerza que actúe sobre él?
Explica por qué.
5. Otro de tus amigos dice que las organizaciones
burocráticas tienen mucha inercia. ¿Se parece a la
primera ley de Newton de la inercia?
19. Cuando se arroja una bola hacia arriba, se detiene
momentáneamente en la cumbre de su trayectoria.
¿Está en equilibrio durante este breve instante? ¿Por
qué?
6. Una bola está en reposo en medio de un coche de
juguete. Cuando se hace avanzar al coche, la bola
rueda contra su parte trasera. Interpreta esta
observación en términos de la primera ley de
Newton.
20. Un disco de hockey se desliza por el hielo a rapidez
constante. ¿Está en equilibrio? ¿Por qué?
21. El esquema de al lado muestra un andamio de
pintor que está en equilibrio
200N
mecánico.
200N
La persona en medio de él pesa
250 N, y las tensiones en cada
cuerda son de 200 N. ¿Cuál es
el peso del andamio?
7. Al tirar una toalla de papel o una bolsa de plástico
para desprenderlas de un rollo, ¿por qué es más
efectivo un tirón brusco que uno gradual?
8. Si estás dentro de un automóvil en reposo que es
golpeado en la parte trasera, podrías sufrir una
severa lesión llamada latigazo cervical. ¿Qué tiene
que ver esta lesión con la primera ley de Newton?
250N
22. Nelly Newton cuelga en reposo
de los extremos de la cuerda, como
muestra la figura. ¿Cómo se compara la
indicación de la báscula con su peso?
9. En términos de la primera ley de Newton (la ley de la
inercia), ¿cómo puede ayudar la cabecera del asiento
en un automóvil a proteger la nuca en un choque por
atrás?
23. Harry el pintor se cuelga de su silla año
tras año. Pesa 500 N y no sabe que la
cuerda tiene un punto de rotura de 300
N. ¿Por qué la cuerda no se rompe
cuando lo sostiene como se ve en el lado izquierdo
de la figura? Un día Harry pinta cerca de un asta-
10. ¿Por qué te tambaleas hacia adelante dentro de
un autobús que se detiene de repente? ¿Por qué te
tambaleas hacia atrás cuando acelera? ¿Qué leyes
se aplican en este caso?
1
bandera, y para cambiar, amarra el extremo libre de
la cuerda al asta, en vez de hacerlo a su silla, como
en la figura. ¿Por qué tuvo que tomar
anticipadamente sus vacaciones?
3. ¿Cuál es la aceleración de un bloque de cemento de
40 kg, al tirar de él lateralmente con una fuerza neta
de 200 N?
4. ¿Cuál es la aceleración de una cubeta con 20 kg de
cemento de la cual se tira hacia arriba (no lateral
mente) con una fuerza de 300 N?
5. ¿Cuánta aceleración tiene un Jumbo 747 con 30000
kg de masa al despegar, cuando el empuje de cada
uno de sus cuatro motores es 30000 N?
6. Dos cajas aceleran igual cuando se aplica una fuerza
F a la primera, y se aplica 4F a la segunda.
¿Cuál es la relación de sus masas?
Segunda ley de Newton
7. Ana Sofía, la patinadora, tiene una masa total de 25
kg, y está impulsada por el cohete. Completa la
siguiente tabla.
La segunda ley de Newton es una de las leyes más
importantes de la Física. Esta ley relaciona la aceleración
experimentada por un cuerpo con la fuerza neta que
actúa sobre él y con su masa. Isaac Newton fue el
primero en descubrir que la aceleración que adquiere un
cuerpo no solo depende de las fuerzas que actúan sobre
él, sino también de su masa. Él formuló una segunda ley
o principio de masa, que establece lo siguiente: la
aceleración que experimenta un cuerpo es proporcional
a la fuerza neta aplicada, e inversamente proporcional a
su masa inercial, lo que puede escribirse de la siguiente
forma:
𝐹𝑛 = 𝑚. 𝑎 , 𝑜 𝑏𝑖𝑒𝑛






𝑎=
FUERZA
ACELERACIÓN
100 N
200 N
10 m/s2
8. Calcular la fuerza que ejerce la tierra sobre una
piedra (peso) de 0,1 Kg de masa que se lanza hacia
arriba con una velocidad de 20 m/s y logra la altura
máxima 2s después del lanzamiento.
9. Un automóvil se desplaza por una carretera
rectilínea con una velocidad constante de 20 m/s. De
repente el conductor aplica los frenos hasta que el
auto se detiene 10m más adelante. Calcular el valor
de la fuerza neta sobre el auto durante el frenado.
𝐹𝑛
𝑚
La aceleración del cuerpo tiene igual dirección y
sentido que la fuerza neta.
Como la masa se expresa en kg y la aceleración en
𝐾𝑔×𝑚
m/s2, la fuerza neta queda expresada en
.
𝑠2
esta unidad se llama newton (N).
Un newton es la fuerza necesaria para que un
cuerpo de masa un kilogramo cambie su velocidad
en 1 m/s cada segundo.
si una misma fuerza neta (distinta de cero) se aplica
sobre dos cuerpos de distinta masa, adquiere
menor aceleración el que tiene más masa, debido a
que mayor es la “dificultad” para
moverlo y para modificar su velocidad (su inercia es
mayor).
Nos dice esta ley que si la fuerza neta aplicada
sobre un cuerpo es mayor, la aceleración que
experimenta también será mayor, m/s2
10. En la tierra un bloque de cemento pesa 240N
¿Cuánto pesará este bloque en la luna donde la
aceleración de la gravedad es una sexta parte de la
tierra?
Tercera ley de Newton
(Acción reacción)
Siempre que un objeto ejerce una fuerza (acción) sobre
otro, el segundo objeto ejerce sobre el primero una
fuerza (reacción) de igual valor, en la misma dirección,
pero de sentido contrario. Lo anterior se puede expresar
de la siguiente manera:
⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗𝐵
𝐹𝐴 = −𝐹
A cada acción (fuerza FA) siempre se opone una
reacción (FB) igual.
Un niño empuja, durante un lapso de tiempo de 2 s,
un carrito de 10 kg de masa, cambiando su velocidad
de 0 a 3 m/s; ¿Cuál es la fuerza que el niño aplicó al
carrito?
Por ejemplo, un cohete ejerce una fuerza sobre los gases
que expulsa y los gases ejercen una fuerza igual y
opuesta sobre el cohete, lo que finalmente lo hace
avanzar.
Un ejemplo más, una persona puede avanzar porque
cuando un pie empuja hacia atrás contra el suelo
(acción), el suelo empuja hacia adelante sobre el pie
(reacción).
Un auto acelera a 4,5 m/s2, si la fuerza que le
entrega el motor al auto es de 950 N, ¿cuál es la
masa del auto?
2
Visualiza otros ejemplos y responde las preguntas.
4. ¿Por qué las fuerzas de impacto entre las esferas de
la izquierda y de la derecha mueven una y detienen
la otra?
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1. En la interacción entre el automóvil y el camión, ¿la
fuerza de impacto es la misma en cada uno? Explicar
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5. El fortachón empuja dos furgones de igual masa que
están sobre una vía, inicialmente inmóviles, antes de
caer directo al suelo. ¿Es posible que haga que alguno de los dos furgones tenga una rapidez mayor que
el otro? ¿Por qué?
2. ¿Cuál de las dos flechas indica la fuerza y acción? ¿y
cuál la reacción? Explicar
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REFERENCIAS
HEWITT Paul G. Prácticas de Física conceptual novena
edición. Ed. Pearson- Addison Wesley, México 2004
HEWITT Paul G. Física conceptual décima edición. Ed.
Pearson- Addison Wesley. México 2007
3. El hombre estira un resorte. Indica cuál es el par de
fuerzas de acción reacción. Explicar
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HERREÑO FIERRO Cesar Aurelio, Energía I, editorial
voluntad, Colombia Bogotá, 2006
HERRAÉZ DOMINGUZ José V. Elementos de física
aplicada, 2da edición. Publicada en la Universidad de
Valencia - España: 2010
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