Problemas sobre las leyes de Newton
Problemas sobre las leyes de Newton
1) MOVIMIENTOS RECTILÍNEOS
¿Qué masa tiene un cuerpo si, al aplicarle una fuerza de 3 N, su aceleración es de 0,75 m/s2? Solución: 4 kg
PROBLEMAS SOBRE DESLIZAMIENTO DE CUERPOS SOBRE PLANOS HORIZONTALES
1-Sobre un libro de 400 g de masa apoyado en una mesa se aplica una fuerza horizontal de 2 N. Determina:
a) la aceleración que adquiere si se desprecia la fuerza de rozamiento.
b) la aceleración que adquiere si tenemos en cuenta la fuerza de rozamiento. Dato: el coeficiente de rozamiento para las parejas de materiales de los que están hechos el libro y la superficie de deslizamiento es 0,1.
2-¿Cuál es la fuerza de rozamiento a la que está sometida una caja de 20 kg de madera cuando tratamos de deslizarla sobre suelo de madera si el coeficiente de rozamiento estático madera-madera es aproximadamente 0,3?
3-¿Qué fuerza tendríamos que aplicar sobre una caja de 20 kg de madera para empezar a deslizarla sobre un suelo de madera teniendo en cuenta que el coeficiente de rozamiento madera-madera es aproximadamente 0,3?
4-Dibuja el diagrama de fuerzas de una caja de madera cuando estamos ejerciendo sobre ella cierta fuerza que hace que se deslice con velocidad constante. Calcula el módulo de esa fuerza teniendo en cuenta que la masa de la caja es 15 kg y el coeficiente de rozamiento madera-madera es 0,2.
5-Si queremos que la caja de los ejercicios anteriores se deslice con una aceleración constante de 0,3 m/s2, ¿qué fuerza hemos de ejercer sobre ella en dirección paralela al plano?
6-Si le enganchamos una cuerda a la caja de 50 kg y tiramos de ella con una fuerza de 300 N que forma 30º con el plano de deslizamiento, ¿cuál es la aceleración que adquiere si el coeficiente de rozamiento entre las dos superficies en contacto es 0,3?
PROBLEMAS SOBRE DESLIZAMIENTO DE CUERPOS SOBRE PLANOS INCLINADOS
Para resolver los problemas de bloques que se deslizan sobre planos inclinados, una vez apuntados los datos del problema, el siguiente paso es dibujar el diagrama de fuerzas del bloque que se desliza. Abajo tenéis los dos casos generales:
DIAGRAMA DE FUERZAS DE LA IZQUIERDA - dejamos un bloque a cierta altura y éste comienza a descender. En el diagrama de fuerzas veis que aparece representada la fuerza de rozamiento, que siempre lleva sentido opuesto al del movimiento. Si en el problema nos dijeran que consideremos despreciable el rozamiento, el diagrama de fuerzas sería el mostrado a la izquierda pero sin la fuerza de rozamiento.
DIAGRAMA DE FUERZAS DE LA DERECHA - corresponde a la situación en la que le aplicamos una cierta fuerza a un bloque para subirlo por un plano inclinado hasta cierta altura. De nuevo, he tenido en cuenta la fuerza de rozamiento. Si en el enunciado del problema nos dijeran que la fuerza de rozamiento es despreciable, el diagrama de fuerzas sería el mostrado abajo a la derecha pero eliminando la fuerza de rozamiento.
1-¿Qué fuerza hay que aplicar a una caja de 4 kg situada en una rampa de 30º de inclinación, para que ascienda con una aceleración de 2 m/s2? Desprecia la fuerza de rozamiento.
2-¿Con qué aceleración desciende un bloque de 100 kg de masa por un plano de 45º de inclinación si no se le aplica ninguna fuerza?. Desprecia la fuerza de rozamiento.
3-Desde el punto más bajo de un plano inclinado 30º respecto a la horizontal se lanza un cuerpo de 20 kg a 15 m/s. ¿Qué distancia recorrerá sobre el plano si el coeficiente de rozamiento es 0,2? Sol: 17,05 m
4-En lo alto de un plano inclinado 25º con la horizontal se deja un cuerpo de 35 kg, que desciende deslizando con una aceleración de 1,5 m/s2. Calcula el coeficiente de rozamiento. Sol.: 0,3
5-Colocamos un bloque en la parte más alta de un plano inclinado que forma 30º con la horizontal. Si la masa del bloque es de 40 kg y la distancia hasta el suelo es 2 m, determina la velocidad con la que toca el suelo en los dos casos siguientes:
a) se desprecia el rozamiento.
b) se tiene en cuenta el rozamiento; el coeficiente de rozamiento es 0,2.
2) MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME
1- Hacemos girar con movimiento circular uniforme una bolita de 20 g atada a una cuerda de 1 m de longitud. ¿Cuál es la tensión a la que está sometido el hilo si gira con velocidad constante de 10 m/s.
2- Se hace girar en un plano vertical y a velocidad constante una piedra de 30 g de masa atada a una cuerda de 50 cm de longitud. La piedra da 60 vueltas por minuto. Determina:
a) La tensión de la cuerda cuando está en el punto más alto de la trayectoria.
b) La tensión de la cuerda cuando está en el punto más bajo de la trayectoria.
3 - En un parque de atracciones un vagón con sus ocupantes tiene una masa de 500 kg de masa y realiza un rizo vertical de 7 m de radio, sin rozamiento, con una velocidad constante de 10 m/s. Calcula:
a) La fuerza de reacción normal de la vía en el punto más alto de la trayectoria.
b) La velocidad mínima a la que debe hacer el rizo para que no se caiga en el punto más alto de la trayectoria.
4 - Un coche toma una curva horizontal de 80 m de radio con celeridad constante. ¿Con qué celeridad máxima podrá tomar la curva sin derrapar (es decir, que no cambie su trayectoria saliéndose de la curva sino que la termine de describir) si el coeficiente de rozamiento entre los neumáticos y la carretera es 0,6? ¿Y en un día lluvioso en el que el coeficiente se reduce a la mitad? Sol: en asfalto seco vmax= 21,69 m/s; en asfalto húmedo vmax = 15,34 m/s