Estándar Anual
a m a r g o r P
GUÍA PRÁCTICA
Nº
Dinámica I: fuerza y leyes de Newton
a c i s í F
Ejercicios PSU Para
1.
2.
esta guía, considere que la magnitud de la aceleración de gravedad (g) es 10
I) II) III)
GUÍA CURSOS ANUALES es positiva si el cuerpo se mueve con aceleración constante. si es nula, el cuerpo está en reposo o experimenta una velocidad constante. corresponde a la resultante de la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
A) B) C)
Solo I Solo II Solo I y II
3 V 5 0 0 3 0 A S F B C N A C I U G
D) E)
Solo II y III I, II y III
Sobre un cuerpo P se aplica una fuerza de magnitud F, F, paralela a la supercie, produciendo una aceleración Q. Si se aumenta la fuerza aplicada, entonces es correcto armar que la aceleración aceleración que experimenta experimenta el cuerpo cuerpo aumenta. aumenta. la aceleración que experimenta el cuerpo disminuye. el peso aumenta. la fuerza normal aumenta. el peso disminuye.
¿Cuál es la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo de masa 4 [kg], si la aceleración que experimenta tiene una magnitud de 20 m2 ? s A) B) C)
4.
m . s2
Respecto a la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo, es correcto armar que
A) B) C) D) E) 3.
s a c i s á B s a i c n e i C
0,2 [N] 4,0 [N] 5,0 [N]
D) E)
20,0 [N] 80,0 [N]
Un auto de 500 [kg] de masa, al ser empujado, se mueve sobre un plano horizontal como lo indica su gráco rapidez v en función del tiempo t. ¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre él? A) B) C) D) E)
0,5 [kN] 1,0 [kN] 2,0 [kN] 2,5 [kN] 3,5 [kN]
[ ms ]
v
10
2
t[s]
Cpech
1
Ciencias Básicas Física 5.
Si sobre una caja de 2 [kg] de masa, apoyada sobre una supercie lisa, actúan dos fuerzas horizontales tal como indica la gura, ¿cuál es la magnitud de la aceleración de la caja? A)
3
m s2
B)
4
m s2
C)
m 6 s2
D)
8
E)
6.
7.
8.
12 [N]
2 [kg]
4 [N]
m s2
12 m2 s
Respecto de las fuerzas de acción y reacción, ¿cuál(es) de las siguientes proposiciones es (son) correcta(s)? I) II) III)
La fuerza de acción actúa primero, inmediatamente después aparece la reacción. Acción y reacción siempre actúan sobre cuerpos distintos. Acción y reacción siempre actúan en distinta dirección.
A) B) C)
Solo I Solo II Solo III
D) E)
Solo I y II Solo I y III
La gura adjunta muestra los cuerpos p y q, sobre una supercie horizontal, con masas m p y mq, respectivamente. Si N p y Nq son las magnitudes de la fuerza normal que actúa sobre los cuerpos p y q, respectivamente, entonces es correcto armar que I) II) III)
Np = mp ∙ g Nq = Np Nq = mq ∙ g
A) B) C) D) E)
Solo I Solo II Solo III Solo I y II Solo I y III
Np p g q
Nq
Para mover un televisor de 12 [kg] apoyado sobre un plano horizontal, se le aplica una fuerza m constante, paralela al plano, que le produce una aceleración neta de 0,4 . La fuerza ejercida s2 sobre el televisor y la distancia que recorre en 5 [s], a partir del instante de aplicación de la fuerza, son respectivamente A) B) C)
2
Cpech
30,0 [N] y 2 [m] 4,8 [N] y 4 [m] 4,8 [N] y 5 [m]
D) E)
30,0 [N] y 10 [m] 4,8 [N] y 12 [m]
GUÍA PRÁCTICA 9.
Si un cuerpo pesa 500 [N] en la supercie terrestre, ¿cuál es la masa de dicho cuerpo? A) B) C)
10.
5 [kg] 10 [kg] 50 [kg]
D) E)
500 [kg] 5.000 [kg]
En el gráco de rapidez v en función del tiempo t, se representan dos objetos, A y B. Si sobre ambos actúan fuerzas iguales, ¿cuál es la relación entre las masas m A : mB? A) B) C) D) E)
[ ms ]
v
1:3 2:3 3:3 3:2 3:1
A
9 6
B
4
11.
12.
Un astronauta viaja al planeta "Triptón", donde la aceleración de gravedad es la quinta parte que en la Tierra. Si en la Tierra tiene masa “m” y peso “p”, en dicho planeta su masa y peso serán, respectivamente A)
m y p.
D)
B)
5m y 5p.
E)
C)
m y p. 5
m y p. 5 m y p . 5 5
Un objeto de m = 12 [kg] está suspendido, tal como indica la gura. El módulo de la fuerza neta sobre él es A) B) C) D) E)
13.
t [s]
–120 [N] –12 [N] 0 [N] 12 [N] 120 [N]
m
Un cuerpo se mueve sobre una supercie sin roce, tal como indica el gráco adjunto de velocidad v en función del tiempo t. Si la masa del cuerpo es constante, entonces es correcto armar que la fuerza neta que actúa sobre él A) B) C) D) E)
va aumentando. va disminuyendo. es constante. es nula. es negativa.
v
t
Cpech
3
Ciencias Básicas Física 14.
Un cuerpo es sometido a un experimento físico, cuyos resultados se expresan en el gráco adjunto, donde se representa la magnitud de la fuerza F en función de la magnitud de la aceleración a. ¿Cuál es el valor de la masa del cuerpo? A) B) C) D) E)
F [N]
0,5 [kg] 1,0 [kg] 2,0 [kg] 20,0 [kg] 200,0 [kg]
20
10
15.
2
Un cuerpo de masa “m” se desliza sobre una mesa horizontal sin roce, con una aceleración constante “a”. El módulo de la fuerza normal es que el módulo del peso. A) B) C)
16.
mayor mayor o igual igual
D) E)
menor menor o igual
En el diagrama de la gura, la fuerza normal está representada por el vector A) B) C) D) E)
17.
→
a
→
→
→
a
b
→
c
→
→
b
→
e
c
→
d
d
→
e
Al aplicar una fuerza de magnitud 200 [N] (paralela a la supercie) a un cuerpo, esta produce una m aceleración de magnitud 4 2 . ¿Cuál es la magnitud de la aceleración que adquiere el cuerpo s si se aplica, además, otra fuerza de 50 [N], en la misma dirección, pero en sentido contrario a la anterior? A) B)
4
[ ms ]
a
m s2 m 3 2 s
2
C)
5
m s2
D)
8
m s2
E)
10
m s2
Cpech
GUÍA PRÁCTICA 18.
Respecto a la Ley de inercia, es correcto armar que A) B) C) D) E)
19.
un cuerpo de mayor masa experimenta una menor aceleración, al aplicárseles una misma fuerza. sobre un cuerpo de mayor masa, actúa una fuerza normal de mayor módulo. si un cuerpo se mueve con velocidad constante, la fuerza neta sobre él es nula. toda fuerza genera una reacción. si la fuerza neta sobre un cuerpo no es nula, el cuerpo experimenta una aceleración.
La gura adjunta muestra las fuerzas que ejercen Juan, Carlos y Claudio sobre una caja de masa 10 [kg], que se encuentra inicialmente en reposo sobre una supercie horizontal sin roce. 10 [N]
40 [N]
30 [N]
Respecto a lo anterior es INCORRECTO armar que A) B) C) D) E)
20.
la aceleración que experimenta la caja es nula. la magnitud de la fuerza normal que actúa sobre la caja es nula. la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre la caja es nula. la velocidad que experimenta la caja es nula. la magnitud de la fuerza horizontal resultante que actúa sobre la caja es nula.
Despreciando el roce, para la gura es correcto armar que p
2 [kg]
T
T 8 [kg] q
I)
la fuerza normal sobre el bloque p es 20 [N].
II)
la magnitud de la aceleración del bloque q es 8
III)
la tensión T de la cuerda es 16 [N].
A) B) C) D) E)
Solo I Solo II Solo III Solo II y III I, II y III
m . s2
Cpech
5
Ciencias Básicas Física 21.
Un hombre de 70 [kg] se encuentra de pie sobre una pesa dentro de un ascensor. La pesa registra la fuerza en newtons ejercida sobre ella por cualquier objeto que se coloque encima. Respecto a lo anterior, es correcto armar que
III)
m la lectura de la pesa será de 826 [N] si el ascensor sube con una aceleración de 1,8 s2 . la lectura de la pesa será de 574 [N] si el ascensor baja con una aceleración de 1,8 m2 . s si el ascensor sube con velocidad constante, la lectura de la pesa es mayor a 700 [N].
A) B) C)
Solo I Solo II Solo III
I) II)
22.
Solo I y II I, II y III
Para el problema anterior, ¿cuál es la lectura de la pesa cuando el ascensor baja, aumentando su rapidez en 10 m en cada segundo? s A) B) C)
23.
D) E)
0,0 [N] 0,7 [N] 7,0 [N]
D) E)
70,0 [N] 700,0 [N]
Tres bloques de masas m 1 = 10 [kg], m 2 = 20 [kg] y m3 = 30 [kg] están unidos mediante cuerdas inextensibles y de masas despreciables sobre una supercie sin roce. Si se aplica una fuerza horizontal F de magnitud 60 [N], tal como lo muestra la gura, es correcto armar que
m1
I) II) III)
6
Cpech
m2 T3 T4
m3
m la aceleración del bloque de masa m 2 es 1 2 . s la tensión T 1 de la cuerda es 10 [N]. la tensión T 3 de la cuerda es 30 [N].
Es (son) correcta(s) A) B) C) D) E)
T1 T2
solo I. solo II. solo III. solo I y II. I, II y III.
GUÍA PRÁCTICA 24.
De acuerdo con la gura adjunta y considerando que no hay fricción entre las supercies en contacto, ¿cuál es la aceleración del cuerpo B? A M A = 7 [kg]
B MB = 3 [kg]
25.
A)
3 m s
B)
4 m s
C)
7 m s
D)
10 m s
E)
12 m s
Respecto a la pregunta anterior, suponiendo que existe espacio suciente y tomando en cuenta la aceleración calculada anteriormente, ¿qué distancia recorrerá el cuerpo A al cabo de dos segundos, considerando que partió del reposo? A) B) C) D) E)
4 [m] 6 [m] 8 [m] 12 [m] 14 [m]
Cpech
7
Ciencias Básicas Física
Tabla de corrección
Ítem
8
Cpech
Alternativa
Habilidad
1
Comprensión
2
Comprensión
3
Aplicación
4
Aplicación
5
Aplicación
6
Comprensión
7
ASE
8
Aplicación
9
Aplicación
10
Aplicación
11
Comprensión
12
Comprensión
13
Comprensión
14
Aplicación
15
Reconocimiento
16
Reconocimiento
17
Aplicación
18
Reconocimiento
19
Comprensión
20
Aplicación
21
ASE
22
Aplicación
23
ASE
24
Aplicación
25
Aplicación
GUÍA PRÁCTICA
Resumen de contenidos Fuerza Interacción entre dos o más cuerpos, que puede causar cambios en sus estados de movimiento o reposo. Es una magnitud vectorial. Sus unidades son S.I.: [newton] = [N] C.G.S.: [dina] = [dyn]
La fuerza neta es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo o sistema. →
Matemáticamente: F
→
→
→
= F 1 + F 2 + F 3 +... neta
Masa Es la cantidad de materia que compone un cuerpo. Es una magnitud escalar , se simboliza por m, se considera constante y se mide con un instrumento llamado balanza. Sus unidades son S.I.: [kg] C.G.S.: [g]
Peso Es la fuerza con que los cuerpos masivos (como los planetas) atraen a otros cuerpos hacia su centro. Es una magnitud vectorial y su valor es variable. Se calcula como: →
→
P = m · g
El peso es un vector que siempre apunta hacia el centro del planeta y se mide con un instrumento llamado dinamómetro. Sus unidades son S.I.: [newton] = [N] C.G.S.: [dina] = [dyn]
m P = mg
Cpech
9
Ciencias Básicas Física Leyes de Newton 1.
Ley de inercia: “Si un cuerpo se mueve en línea recta y con velocidad constante (MRU), o se encuentra en reposo, entonces se puede afirmar que la fuerza neta que actúa sobre él es cero”.
2.
Ley fundamental de dinámica: “Si un cuerpo acelera (su velocidad cambia constantemente en el tiempo), se puede afirmar que la fuerza neta sobre él es distinta de cero”. Matemáticamente, esta ley puede expresarse como Fneta = m · a
Según esta definición, las unidades de fuerza son S.I.:
3.
kg · m = [newton] = [N] s2
g · cm = [dina] = [dyn] s2
C.G.S.:
Ley de acción y reacción: “Si un cuerpo
Fuerza de reacción
A ejerce una fuerza (acción) sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo B ejercerá una fuerza en respuesta, de igual módulo y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo A (reacción)”.
Fuerza de acción
Características de las fuerzas de acción y reacción: 1. 2. 3. 4. 5.
Poseen igual módulo Poseen igual dirección Poseen sentidos opuestos Son instantáneas Actúan sobre cuerpos distintos
Tensión La tensión es cualquier fuerza transmitida a través de una cuerda o cable. Las tensiones aparecen en pares y son contrapuestas, es decir, poseen sentidos opuestos; en una misma cuerda, las tensiones poseen igual módulo.
10
Cpech
T1
T
T T2 mg T1 = T2
GUÍA PRÁCTICA Fuerza normal La normal es una fuerza de reacción que actúa sobre todo cuerpo que descansa sobre una superficie; es ejercida por la superficie sobre el cuerpo. Si la superficie es horizontal, el módulo de la fuerza normal toma el mismo valor del módulo del peso del cuerpo, es decir N = mg Sus unidades son S.I.: = [newton] = [N]
C.G.S.: [dina] = [dyn]
N = mg
m
Peso = mg
Sumatoria vectorial de fuerzas Fuerza resultante
Fuerza resultante
→
FR
→
F1
→
F2
→
F1 →
FR
→
F2
→
F1 →
F2
Cpech
11
Registro de propiedad intelectual de Cpech. Prohibida su reproducción total o parcial.
