Actividades Dinámica I

 

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      d     a       d       i     n       U

Adaptación Adaptac ión curricular (Básica) Las leyes de Newton Primera ley de Newton: ley de la inercia Un cuerpo permanece en su estado de reposo  o de movimiento rectilíneo uniforme (MRU)  si no actúa ninguna fuerza sobre él, o bien si la resultante de las fuerzas que actúan es nula.

La propiedad que tiene la materia de no poder cambiar su estado de reposo o de movimiento por ella misma recibe el nombre de inercia. 

Segunda ley de Newton: ley fundamental de la dinámica Si sobre un cuerpo actúa una  fuerza resultante, este adquiere una aceleración directamente proporcional  a la   fuerza  aplicada, siendo la masa del cuerpo la constante de proporcionalidad. Su expresión matemática es la siguiente: sigui ente: F

 m · a

=

donde F  es  es la fuerza resultante (N); m, la masa del cuerpo (kg), y  a, la aceleración (m/s2 ).

Tercera ley de Newton: ley de acción y reacción Si un cuerpo ejerce una fuerza, que llamamos acción, sobre otro cuerpo, este, a su vez, ejerce sobre el primero otra fuerza, que denominamos reacción, con el mismo módulo  y la misma dirección, pero de sentido contrario.  Acción

Tipos de fuerzas Las principales fuerzas que debemos identificar en los problemas son: Reacción •

Peso: es la fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre un cuerpo.

•

Fuerza normal: la que ejerce la superficie de apoyo de un cuerpo sobre el cuerpo.

•

Deformación: actúa sobre los cuerpos elásticos y es proporcional a la fuerza aplicada.

•

Tensión: es la fuerza con la que una cuerda tira de un cuerpo unido a sus extremos. Fuerza normal

•

•

Rozamiento: es la fuerza que se opone al movimiento y que aparece en la superficie de contacto entre los dos cuerpos. Fuerza centrípeta: es la que se debe aplicar a un cuerpo para

F   r 

 T  Tensión ensión

T 

P x 

 m 2 T 

Peso

 T  Tensión ensión

 m 1

P 1

42

P y  P

P 2

que siga una trayectoria circular.    é    b    e    d    e    o    p    u    r    g      ©

N

Fuerza normal

Peso

Peso

Fuerza de rozamiento

 

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      d     a       d       i     n       U

Adaptación curricular (Básica)   1.  Dos

perros tiran de un trineo de 200 kg de masa, que inicialmente está en reposo, con una fuerza de 680 N.

a) Calcula la ace aceleración leración que adquiere el el trineo. — Para solucionar esta actividad, aplicamos aplicamos la F    m · a   �

  ⇒

 a

...............................................................

..........................   �

 m

 

........................... �

�

 ley de ............................................................... . m

  ........................

...........................

s2

b) Si añadimos al trineo una carga adicional de 75 kg, ¿qué fuerza deberán deberán aplicar los perros para mante mantener ner la aceleración? Datos:  m = 200 kg; F  = 680 N; masa adicional: 75 kg — La masa total que deberán arrastrar los perros es de:  m total = .............................................  + .............................................  = ........................ ....................

— A continuación, aplicamos la expresión expresión de la ley .............................................  de la  

F = .......... ·

   

 

...................................................

 · ................ ............... = ............ N

........... = ................ .........

  2.  Se

deja caer un coche de juguete de 1 500 g por un plano inclinado. Si la fuerza normal que actúa sobre él es de 10 N, calcula la aceleración que adquiere el coche suponiendo que no existe rozamiento. ¿Qué aceleración adquiriría el coche si el coeficiente de rozamiento para el objeto en movimiento fuera de 0,25? Datos:  m = 1 500 g = 1,5 kg; N = 10 N;

:

F   r  N

P x  P y 

μ = 0,25

P

— Descomponemos el peso y hallamos el valor de sus componentes según el diagrama de fuerzas: P    m ⋅ g   �

  �

  ...........................

P 2 N    P  y    �

  �

 10 N

�

  P  x 2



  →

  P  x 

  �

m

 kg ⋅ .........................

  P  y 2

→

s2

  P  x    �   P 2

  (....................... ) 2

−

�

  ............................

  P  y 2

 ) 2

 (

− ...................

�

  .................

 N

— Suponiendo que no existe rozamiento y conocida la componente horizontal del peso (P  x  ), aplicamos la segunda ley de Newton para calcular la aceleración: P  x 

  �

  m · a   ⇒   a

  �

P  x 

=

 m

m

  ....................... �

  .....................

.......................

s2

— En el caso de que exista rozamiento, primero calculamos el valor de esta fuerza: F  r   �

 ⋅ N   �   .............. ⋅ ...............  N  �  

..........................

 N

— Conocida la fuerza de rozamiento, calculamos la fuerza neta que actúa sobre sobre el coche: F neta

  �

  P  x   −   F  r 

  �

  ..................

 N  −   .................... N

 �

 ...................  .............. ..... .......... ............ ..

— Aplicamos la segunda ley de Newton para determinar la aceleración: F neta

  �

·

  ............... ...............   ⇒

 a

...................   �

..................... �

...................

�

  .......... .................... .......... ............

.....................

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   é    b    e    d    e    o    p    u    r    g      ©