1. Enunciar las tres leyes de Newton y mencionar todo lo que ha aprendido de cada una de estas leyes. Principio de inercia: los cuerpos que están en reposos o en movimiento con velocidad constante tienden a mantener su estado, a menos que una fuerza externa altere ese estado. Figura 1: Principio de inercia ⃗𝑭 = 𝒎𝒂 ⃗ : un cuerpo tiene una reacción directamente proporcional entre las fuerzas y la variación de la velocidad, pero la masa no cambia en cualquier lugar que sea. Figura 2: Principio de masa Principio de acción y reacción: cuando dos cuerpos interactúan, pero este ejerce con la misma magnitud, igual dirección pero sentido contrario Figura 3: Principio de acción y reacción 2. Suponga que coloca una bola sobre el piso de un vagón que está en reposo y que luego se aplica una fuerza intensa hacia la derecha sobre el vagón. Describa el movimiento de la bola respecto de (a) la tierra y (b) el vagón. Si se toma como referencia la tierra, la pelota no ejerce movimiento, permanece en el mismo lugar de reposo, el que se mueve es el vagón. Si la referencia es el vagón, la pelota no se mueve con la misma dirección y sentido que el vagón, en este caso ambos se moverán con la misma velocidad pero el movimiento no es notorio. 3. Si una mujer pesa 500N en la tierra, ¿cuánto pesará ella en Júpiter donde la aceleración de la gravedad es 26 m/s2? 𝑃 =𝑚∗𝑔 Para determinar el peso de la mujer en Júpiter, tenemos que hallar la masa de la mujer en la tierra, donde la gravedad es 9.8 m/s2.𝑆 = 4𝜋𝑟 2 P 𝑚= g 𝑚= P 500 N = 9.8 𝑚/𝑠 2 𝑚 𝑘𝑔 ∗ 2 𝑠 m = 51 𝑚 𝑠2 g 𝐦 = 𝟓𝟏 𝒌𝒈 Ahora que conocemos la masa de la mujer, procedemos a calcular su peso en Júpiter. 𝑃 = 𝑚∗𝑔 𝑃 = 51 𝑘𝑔 ∗ 26𝑚/𝑠 2 𝑷 = 𝟏𝟑𝟐𝟔 𝑵 Respuesta: el peso de la mujer en Júpiter es de 1326 N. 4. Un carro puede acelerar uniformemente a 4 m/s2. ¿Cuál sería su aceleración si durante su movimiento empuja a otro carro que posee su misma masa? 𝑎 = 4𝑚/𝑠 2 𝐹 = 𝑚𝑎 𝐹 = 4𝑚 𝑎2 =? 4𝑚 = 𝑚𝑎 𝑎 = 4 𝑚/𝑠 2 Respuesta: debido a que tiene que mover con la misma aceleración la m1 a la m2 su aceleración será la mitad 2 m/s2. 5. Como la tierra rota sobre su propio eje, le toma tres horas a todo Estados Unidos pasar debajo de un punto sobre la tierra que está estático con respecto al sol. ¿Cuál es el error en el siguiente razonamiento? Para viajar de Washington D.C. a San Francisco usando poco combustible, simplemente hay que ascender en un helicóptero bien alto sobre Washington D.C. y esperar tres horas hasta que San Francisco pase por debajo del helicóptero. Respuesta: El error del helicóptero es que permanecerá en el mismo punto de partida, debido a que solo cambia el eje vertical y no el eje horizontal, es decir, seguirá el movimiento de la tierra esto se da por la independencia de movimiento ya que uno (vertical) no afecta al otro (horizontal) y como el punto de referencia será la tierra, entonces se podrá ver al helicóptero se mueve a la misma velocidad que la tierra, el helicóptero siempre permanecerá sobre Washington D.C. 6. La fuerza de la gravedad es dos veces mayor en una roca de 2kg que en una roca de 1 kg. ¿Por qué la roca de 2kg no cae con el doble de aceleración? 𝐹 =𝑚∗𝑔 2𝐹 = 2𝑘𝑔 ∗ 𝑔 𝐹 𝑔 = 𝑘𝑔 𝐹 =𝑚∗𝑔 1𝐹 = 1𝑘𝑔 ∗ 𝑔 𝐹 𝑔 = 𝑘𝑔 Respuesta: La roca de 2 kg no cae con el doble de aceleración ya que la gravedad es igual a la fuerza de aceleración entre los dos cuerpos, además cualquier objeto de mayor o menor masa caería a la misma velocidad sin importar la cantidad de masa que tengan. 7. Suponga que un amigo escuchó que debido a la tercera ley de Newton no se puede mover una pelota pateándola, ya que la fuerza de reacción por patear la pelota debe ser igual y opuesta a la fuerza que estas aplicando sobre la pelota (fuerza de acción). ¡La fuerza neta debe ser cero, entonces no importa lo fuerte que se patea la pelota, la pelota no se moverá! ¿Qué le dirías a tu amigo? Respuesta: al patear la pelota se ejerce una fuerza con el pie (acción), pero esto genera una misma fuerza hacia la pelota (reacción) pero como la masa de la pelota es menor que la del pie el movimiento es más notorio. Aunque los pares de acción y reacción tengan el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre sí, puesto que actúan sobre cuerpos distintos. 8. Resolver los siguientes problemas: a. Como se puede ver en la imagen a continuación, dos cajas se colocan sobre una superficie sin fricción. Si la aceleración de la caja X es 5 m/s2, determinar la aceleración de la caja Y. 30 − 𝐹𝑅 = 2(5) 𝐹𝑅 = 30 10 𝐹𝑅 = 3 𝑭 = 𝒎𝒂 3 = 5𝑎 𝑎 = 0.6 b. Cuando el sistema está en movimiento, encontrar la tensión en la cuerda. 20 − 5𝑔 = 5(𝑎) −29.05 = 5𝑎 𝑎 = −5.81 𝑭 = 𝒎𝒂 20 − 2𝑔 − 𝑇 = 2(𝑎) 𝑇= 20 − 2(9.81) 2(−5.81) 𝑇 = −0.03 c. Dos bloques de masas m1 = 20 kg y m2 = 10 kg, apoyados el uno contra el otro, descansan sobre un suelo perfectamente liso. Se aplica al bloque m1 una fuerza F = 60 N horizontal. Hallar la aceleración del sistema. 60 = 30𝑎 𝑎 = 2 𝑚/𝑠 2 d. Se aplica una fuerza de 18 N a una masa “m” en reposo. Si debido a esta fuerza el cuerpo recorre 12 m en línea recta en 2 s, ¿cuál es el valor de “m”? 𝑑 = 12 𝑡=2 12 = 𝑎= 1 2 24 𝑎𝑡 2 4 𝑎 = 6 𝑚/𝑠 2 18 = 𝑚𝑎 18 𝑚= 6 𝑚 = 3 𝑘𝑔
