Solucionario Guía Práctica Dinámica I Fuerza y Leyes de Newton 2014

7/24/2019 Solucionario Gua Prctica Dinmica I Fuerza y Leyes de Newton 2014

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SOLUCIONARIOGUAS ESTNDAR ANUAL

Dinmica I: fuerza y leyes deNewton

SGUICES016CB32-A09V1


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Solucionario guaDinmica I: fuerza y leyes de Newton

tem Alternativa Defensa

1 D Por la segunda ley de Newton, si un cuerpo se muevecon aceleracin constante la fuerza neta que actasobre l es distinta de cero, pudiendo ser (la fuerzaneta) un vector positivo o negativo, dependiendo de siapunta en el sentido o en sentido contrario al ejecoordenado definido.

Por la primera ley de Newton, si la fuerza neta queacta sobre un cuerpo es nula, el cuerpo se encuentraen reposo o se mueve en lnea recta y con velocidadconstante (MRU).

La fuerza neta es, por definicin, el vector resultante dela suma de todas las fuerzas que actan sobre uncuerpo.

Por lo tanto:I) FalsoII) Verdadero

III) Verdadero

2 A Por la segunda ley de Newton, sabemos que laaceleracin que experimenta un cuerpo es directamenteproporcional a la fuerza neta que acte sobre l.

Por lo tanto, si en el ejercicio se aumenta la fuerzaaplicada sobre el cuerpo, la aceleracin queexperimenta aumenta proporcionalmente.

3 E Por la segunda ley de Newton, sabemos que

netaF m a

Por lo tanto

24[ ] 20 80neta

mF kg N

s


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4 D Por la segunda ley de Newton sabemos que

netaF m a

Y, por otra parte:

f iv vat

As, considerando la informacin del grfico, tenemosque

2

10 0

5 500 52

500

2.500 2,5

neta

neta

m m

ms sa F

s s

m kg

F N kN

5 B Por la segunda ley de Newton sabemos que

netaneta

FF m a a

m

Considerando un eje coordenado positivo hacia laderecha, tendremos

2

12 4 8 84

2 2

netaF N N ma

m kg kg s

6 B Las fuerzas de accin y reaccin presentan lassiguientes caractersticas:

1. Poseen igual mdulo.2. Poseen igual direccin, o sea, actan en lneas

paralelas o sobre la misma lnea de accin.3. Poseen sentidos opuestos.4. Son instantneas, es decir, aparecen y desaparecen

al mismo tiempo.

5. Actan sobre cuerpos distintos, nunca sobre elmismo cuerpo.

Por lo tanto:I) FalsoII) Verdadero

III) Falso


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7 A La fuerza normal es una fuerza de reaccin que unasuperficie ejerce sobre un cuerpo apoyado sobre ella.La fuerza normal sobre el cuerpo p es una reaccin a lafuerza que p ejerce sobre la superficie en la cualdescansa. Como p molesta a la superficie con su

propio peso, la normal que la superficie ejerce sobre pes: p pN m g.

A su vez, la fuerza normal sobre el cuerpo q es unareaccin a la fuerza que todo el conjunto (p + q) ejercesobre la superficie. Por lo tanto, la normal sobre el

cuerpo q es: ( )q p qN m m g.

Por lo tanto:I) VerdaderoII) Falso

III) Falso

8 C Por la segunda ley de Newton sabemos que

netaF m a

Por lo tanto, la fuerza neta ejercida sobre el televisor es:

2

2

12

12 0,4 4,80,4

neta

m kgm

F kg Nmsa

s

Por otro lado, la distancia recorrida por un cuerpoacelerado podemos calcularla mediante la ecuacin deposicin:

21

2f i ix x v t a t

As y considerando que el cuerpo parte del reposo, ladistancia que recorre a los 5 [s] es:

2

2

0

01

0,4 5 52

0,4

5

i

i

f

x m

mv

sx m

ma

s

t s


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9 C Sabemos que el peso de un cuerpo se expresa comoP

P mg mg

Por lo tanto:

22

500500 [ ]

5010

10

P NN

m kgmmg

ss

10 B Como la fuerza aplicada sobre los cuerpos A y B es lamisma, entonces se cumple que

A B

A A B B

A B

B A

F F

m a m a

m a

m a

Recordando que

f iv va

t

Entonces:

2

2

9 0 96

4 4 6 24

9 9 36 0 6 44 4

A

A B

B A

B

ma

s m a

m ama

s

Por lo tanto

: 2 :3A Bm m

11 C La masa de un cuerpo es constante, por lo que en elplaneta Triptn la masa del astronauta sigue siendo lamisma que en la Tierra: m.

Como sabemos, el peso del astronauta en la Tierra es:

Tierra TierraP m g p

Luego, si en Triptn la aceleracin de gravedad es laquinta parte que en la Tierra, su peso ser:

5 5 5Tierra Tierra

Triptn Triptn

g m g pP m g m


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12 C Como el objeto se encuentra suspendido (est enreposo), por la primera ley de Newton, la fuerza netaque acta sobre l es nula.

13 C En un grfico velocidad / tiempo, la pendiente de la

grfica corresponde a la aceleracin del mvil.

Como la pendiente de la grfica del ejercicio (suinclinacin respecto al eje horizontal) es constante, laaceleracin que experimenta el cuerpo es tambinconstante. As, como la fuerza neta depende de la masay la aceleracin, y ambas son constantes, la fuerza netaque acta sobre el cuerpo tambin lo es.

14 C Por la segunda ley de Newton, sabemos que

][0,2

10

][20

2

kg

s

mN

aFmamF

15 C Si el cuerpo se encuentra sobre una superficiehorizontal, el mdulo de la fuerza normal que actasobre l es igual al mdulo de su peso, es decir:N m g

16 A En una superficie horizontal y con un cuerpodescansando sobre ella, tal como lo nuestra la figura delejercicio, la fuerza normal es una fuerza perpendicularala superficie de contacto y de sentido opuesto a lafuerza peso.

Por lo tanto, en la figura la fuerza normal estrepresentada por el vector a .

17 B Por la segunda ley de Newton, sabemos que

2

20050

4

netaneta

NFF m a m kg

ma

s

Por otro lado, la aceleracin que experimenta el cuerpoestar dada por

netaneta

FF m a a

m

Por lo tanto


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2

200 50 150 1503

5050

netaF N N ma

kg sm kg

18 C La primera ley de Newton o ley de la inercia expresa

que: si la fuerza neta que acta sobre un cuerpo esnula, entonces el cuerpo se encuentra en reposo o semueve con velocidad constante y en lnea recta.

Por lo tanto, la alternativa correcta es C.

19 B Como la caja se encuentra sobre una superficiehorizontal, la fuerza normal que acta sobre ella poseeel mismo mdulo de su peso, es decir

210 10 100

mN m g kg N

s.

Por lo tanto, la alternativa incorrecta es B.

20 E La fuerza normal que acta sobre el bloque p tiene elmismo mdulo que el peso del cuerpo, es decir:

22 10 20p

mN m g kg N

s

Aplicando la 2 ley de Newton para el bloque p, se tiene

pT m a

2[ ]T kg a (1)

Aplicando la 2 ley de Newton para el bloque q, se tiene

q qP T m a

80[ ] 8[ ]N T kg a (2)

Reemplazando (1) en (2), nos queda

][8][10

][80

][10][80

][2][8][80

][8][2][80

2s

maa

kg

N

akgN

akgakgN

akgakgN

Para el clculo de la tensin, reemplazamos esteresultado en la ecuacin (1). As, la tensin es


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22[ ] 8 16

mT kg N

s

Por lo tanto:I) Verdadero

II) VerdaderoIII) Verdadero

21 D El peso de la persona dentro del ascensor en reposo es

270 10 700

mP m g kg N

s.

Al moverse el ascensor, la aceleracin que experimentala persona modificar el peso que registra en la pesa.

Ahora, por accin y reaccin, la fuerza que el pisoejerza sobre la persona (fuerza normal) ser igual a lafuerza que la persona ejerza sobre el piso y, por lotanto, que registrar la pesa.Por lo tanto, calculando el valor de la fuerza normal queacta sobre la persona, podremos conocer el valor delpeso que marcar la pesa dentro del ascensor.

Aplicando la segunda ley de Newton y considerando uneje coordenado positivo hacia arriba, tenemos:

I) El ascensor sube: aceleracin positiva.

70 1,8 700

826

N P m a

N m a P

N

N N

II) El ascensor baja: aceleracin negativa.

700 70 1,8

574

N P m a

N P m a

N

N N

III) Si la velocidad del ascensor es constante, por laprimera ley de Newton, la fuerza neta sobre la persona(y el ascensor) es cero. Por lo tanto


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0

0

700

netaF

N P

N P N

Por lo tanto:I) VerdaderoII) Verdadero

III) Falso

22 A Por definicin de aceleracin, el ascensor baja con

210

ma

s. Por otro lado, ya sabemos que el peso del

cuerpo es 700P N .

Utilizando el mismo procedimiento del ejercicio anterior,aplicando la segunda ley de Newton y considerandoque la aceleracin es hacia abajo (negativa segnnuestro sistema de referencia), nos queda

700 70 10

0,0

N P m a

N P ma

N

N N

Es decir, cuando el ascensor baja con una aceleracinigual a la aceleracin de gravedad, la persona noregistra peso! Esta es, por lo tanto, una manera degenerar la ingravidez en la Tierra, simulando lascondiciones que existen en el espacio.

Este procedimiento es utilizado en el entrenamiento delos futuros astronautas que irn al espacio, aunque,obviamente, no se hace dentro de un ascensor.

23 E Como los bloques se encuentran unidos, para calcular

la aceleracin consideramos el conjunto completo.Aplicando la segunda ley de Newton y considerandoque las tensiones se anulan entre s, nos queda

2

1 2 3

60 601

60 60

neta netaF N F m

am m m m kg m s


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Como T1acta solo sobre el bloque 1 y sabiendo que la

aceleracin para todos los bloques es2s

m1 , aplicamos

la segunda ley de Newton. Considerando un eje positivohacia la derecha, nos queda

1 1 210 1 10

mT m a kg N

s

La tensin T3 arrastra los bloques 1 y 2 por lo que,aplicando la segunda ley de Newton y considerandoque las tensiones T1 y T2 se anulan entre s,obtenemos:

1 2

3 2

3

( )

(10 20 ) 1

30

netaF m m a

mT kg kg

s

T N

Por lo tanto:I) VerdaderoII) Verdadero

III) Verdadero

24 A Aplicando la 2 ley de Newton y considerando queambos cuerpos experimentan la misma aceleracin,tenemos:

Para el cuerpo B (considerando un sistema coordenadopositivo hacia abajo):

B B B B B BP T M a P T M a (1)

Para el cuerpo A (considerando un sistema dereferencia positivo hacia la izquierda):

A AT M a (2)

Considerando que BA TT , reemplazamos (2) en (1),

obteniendo

2

2

( )

3 1030[ ]

33 7 10[ ]

BB A B

A B

PP M a M a a

M M

mkg

N msa

kg kg kg s


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25 B Sabemos que la posicin final de un cuerpo queexperimenta movimiento acelerado est dada por

21

2f i ix x v t a t

Por lo tanto

2

2

0

01

3 2 6[ ]2

3

2

i

i

f

x m

mv

sx m

ma

s

t s


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tem Alternativa Habilidad

1 D Comprensin

2 A Comprensin

3 E Aplicacin

4 D Aplicacin5 B Aplicacin

6 B Comprensin

7 A ASE

8 C Aplicacin

9 C Aplicacin

10 B Aplicacin

11 C Comprensin

12 C Comprensin

13 C Comprensin

14 C Aplicacin15 C Reconocimiento

16 A Reconocimiento

17 B Aplicacin

18 C Reconocimiento

19 B Comprensin

20 E Aplicacin

21 D ASE

22 A Aplicacin

23 E ASE

24 A Aplicacin25 B Aplicacin

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