leyes de newton ficha de trabajo 1 7 nombre y apellidos...

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Composición de fuerzas

1. Sobre un objeto de madera apoyado en una mesa horizontal actúan dos fuerzas de 12 N cada una, formando 90° entre sí. Calcula la fuerza resultante y dibújala.

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2. Completa las siguientes frases con las palabras que faltan:

a) Fuerzas …………. son aquellas que tienen diferente dirección pero se ………….,

ellas o sus …………. . Su resultante se obtiene mediante la regla del …………. .

b) Se llama fuerza …………. a aquella que puede …………. a un conjunto de fuerzas

que actúan sobre un cuerpo, produciendo el mismo …………. .

c) La …………. de más de dos fuerzas …………. se puede calcular de manera gráfica

aplicando la regla del …………. .

d) Si sobre el mismo cuerpo actúan dos fuerzas de igual …………., de 5 N cada una y

diferente sentido, la resultante es …………. .

3. Aplicando reiteradamente la regla del paralelogramo, determina la resultante del si-guiente sistema de fuerzas concurrentes:

F1 = 30 N; formando 45° con el semieje Y positivo.

F2 = 20 N; formando 45° con el semieje Y negativo.

F3 = 40 N; formando 45° con el semieje X positivo.

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Leyes de Newton Ficha de trabajo 1

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F1

F2

Y

O X

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Descomposición de fuerzas

1. En el gráfico siguiente, todos los ángulos son de 45°, mientras que los módulos de las fuerzas que representan los vectores son:

= = = =; N ; N ; NNF F F F18 15 25 201 2 3 4

0 5–5–10–15–20 10 15 20

20

15

10

5

–5

–10

–15

–20

F4F1

F3

F2

X (N)

Y (N)

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2. Sobre la gráfica anterior, dibuja la descomposición de cada una de las fuerzas en el sis-tema de referencia X-Y.

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3. Determina analíticamente el valor de las componentes de las fuerzas.

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4. Calcula la fuerza resultante a partir de las componentes rectangulares de las cuatro fuer-zas y represéntala en la gráfica superior.

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Equilibrio de fuerzas

1. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F) y, en este último caso, corrígelas y exprésalas de forma correcta.

a) Siempre que un cuerpo se encuentre en equilibrio, permanecerá en reposo.

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b) Si sobre un cuerpo actúa un par de fuerzas, este le provocará un movimiento de rotación.

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c) Para que un cuerpo extenso no gire es suficiente que la suma vectorial de los momentos de todas las fuerzas que actúan respecto a uno de sus puntos, se anule, pues la suma de los momentos respecto a cualquier otro punto también será cero.

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d) Un par de fuerzas son dos fuerzas de igual módulo, misma dirección, sentido contrario y aplicadas sobre el mismo punto.

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2. Completa las siguientes frases con las palabras que faltan:

a) Momento de una fuerza respecto a un punto del cuerpo, es el …………. de dicha

fuerza por la …………. del punto a la …………. .

b) La aplicación de un …………. …… …………. sobre un cuerpo, no produce traslacio-

nes en él, sino giros.

c) Si el cuerpo se considera …………., la condición de equilibrio es que la suma de las

fuerzas que actúan sobre él sea …………. .

d) Un cuerpo extenso está en …………. cuando las sumas vectoriales de las fuerzas y de

los …………. que actúan sobre él son nulas.

3. Se aplican dos fuerzas paralelas, de 35,5 N cada una y de sentido contrario, sobre un volante y producen un momento de 13 N · m. Calcula el radio del volante y razona el efecto que producirán sobre él.

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Aristóteles y Galileo

Como se ha expuesto en el texto, la visión de la Física según los antiguos griegos no estaba basada en la experimentación. Esta concepción hizo que no fuese hasta el Renacimiento cuando se produjese un avance notable en la Física. Esta nueva etapa comenzó con los tra-bajos de Galileo, quien, en 1638, publicó Consideraciones y demostraciones matemáticas sobre dos nuevas ciencias. En esta obra, Galileo expuso sus ideas acerca de la necesidad de la experimentación en forma de diálogo, que es mantenido entre tres personajes: Simplicio, que representa el punto de vista aristotélico; Salviati, que defiende los nuevos puntos de vista de Galileo, y Sagredo, un hombre de buena voluntad, no comprometido y de mentalidad abierta, ávido de conocimiento. Reproducimos aquí un fragmento del diálogo entre ellos:

Salviati: «Dudo grandemente que Aristóteles haya comprobado por el experimento si es verdad que dos piedras, siendo una de ellas diez veces más pesada que la otra, al dejarlas caer en el mismo instante desde una altura de cien codos, diferirían en velocidad de tal manera, que cuando la más pesada hubiese llegado a tierra, la otra no habría recorrido en su caída más de diez codos...».

Simplicio: «Su lenguaje parece indicar que él había ensayado el experimento, ya que dice: “Vemos el más pesado”; la palabra vemos indica que él había hecho el experimento».

Sagredo: «Pero, Simplicio, yo que he hecho la experiencia, puedo asegurarte que una bala de cañón que pesa cien o doscientas libras o más no alcanzará el suelo con una ventaja de un palmo por delante de una bala de mosquete, que pesa solo media libra, si se lanzan de una altura de 200 codos».

Salviati: «Sin más experimentos es posible probar claramente, por medio de un argumento corto y concluyente, que un cuerpo pesado no se mueve más rápido que otro ligero, siempre que ambos sean del mismo material y, en resumen, aquellos mencionados por Aristóteles. Pero, dime, Simplicio, si tú admites que cada cuerpo que cae adquiere una velocidad definida fija por naturaleza, es decir, una velocidad que no puede aumentarse o disminuirse, excepto por el uso de la fuerza o resistencia».

Simplicio: «No hay duda de que un cuerpo, moviéndose en un medio, tiene una velocidad fija determinada por la naturaleza, la cual no puede incrementarse si no es por la acción de una cantidad de movimiento (“ímpeto”) o disminuida por alguna resistencia que le retarde».

1. ¿Acerca de qué evidencia experimental están discutiendo?

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2. ¿Por qué duda Salviati de la comprobación experimental de Aristóteles? ¿Qué conclu-sión puedes aportar a partir de lo estudiado en este curso?

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3. ¿Qué experimento ha realizado Sagredo? Explica qué variables considerarías en ese estudio experimental.

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4. Explica con tus palabras por qué una pluma cae más lentamente que una pequeña esfera de acero si son dejadas caer desde una altura suficiente. ¿Qué aproximación utilizamos en los problemas de caída libre?

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Inercia y primera ley de Newton

1. Elige la respuesta o las respuestas correctas. Cuando dejamos caer un objeto al suelo, este se para porque:

a) En ese punto no actúa ninguna fuerza sobre él.

b) Su velocidad ha ido disminuyendo debido al rozamiento del aire.

c) El suelo ejerce una fuerza sobre el cuerpo de sentido contrario a la gravitatoria.

d) En ese punto sigue estando sometido a la acción de la fuerza de interacción gravitatoria.

2. Señala en cuál de las cuatro figuras el cuerpo se desplazará con m.r.u.:

F

movimiento

Froz

F

movimiento

Froz

movimiento

Froz

3 4

2movimiento

Froz

F

1

3. Elige la respuesta o las respuestas correctas. Sobre un cuerpo en reposo se ejercen dos fuerzas en la misma dirección:

a) El cuerpo describirá un m.r.u.

b) Si las fuerzas actúan en sentidos opuestos, el cuerpo permanecerá en reposo.

c) Solo si las fuerzas actúan en el mismo sentido, el cuerpo se pondrá en movimiento.

d) El cuerpo permanecerá en reposo si la suma vectorial de las fuerzas es nula.

4. Elige la respuesta o las respuestas correctas. El rozamiento:

a) Es una fuerza que se opone al movimiento.

b) Hace que parezca que no se cumple el principio de inercia.

c) Provoca la frenada de los cuerpos que se deslizan sobre superficies.

d) Siempre está presente, aunque a veces su efecto es muy pequeño.



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Segunda ley de Newton

1. Sobre cada uno de los barcos que participan en una competición de veleros en miniatura actúa una fuerza motriz debida al viento de 250 N. En la gráfica hemos representado la masa de cada velero frente a la aceleración que adquiere.

a) Indica el tipo de representación gráfica que se obtiene y relaciónala con la segunda ley de Newton.

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b) Calcula la fuerza efectiva que actúa sobre los barcos a partir de los datos del gráfico.

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c) Teniendo en cuenta que la única fuerza que se opone a la fuerza motriz es el roza-miento, calcula su valor.

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d) Representa las fuerzas que actúan so-bre cada uno de los barcos.

2. Calcula la velocidad que adquirirá el cuerpo de 1 kg de masa, a los 10 segundos de ini-ciado su movimiento si las fuerzas que lo provocan son las representadas en el correspon-diente diagrama. Indica también la dirección y el sentido del movimiento en cada caso:



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120

100

80

60

40

20

1 2 3 4 5

m (kg)

a (m/s2)

0

a) Movimiento: ...............................................

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b) Movimiento: ...............................................

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c) Movimiento: ...............................................

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3 N 5 N

a)

3 N 5 N

b)

3 N

5 N

30°

c)

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Acción y reacción

1. Elige la opción o las opciones que completen el enunciado y dibuja la fuerza que falta en cada esquema. Explica tus respuestas.

a) La acción de una carga positiva sobre una negativa tiene como reacción una fuerza:

1. En sentido contrario que actúa sobre la carga positiva.

2. En el mismo sentido que actúa sobre la carga negativa.

3. En sentido contrario que actúa sobre la carga negativa.

4. Provocada por la carga negativa.

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b) La reacción normal del suelo sobre el que se apoya una persona:

1. Es consecuencia de su masa exclusivamente.

2. Es consecuencia de la acción de la gravedad.

3. Sería de igual valor si estuviera en la Luna.

4. Actúa sobre la persona.

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c) La acción de una masa que cuelga de una cuerda provoca una reacción:

1. Sobre la masa.

2. Que impide que la masa caiga.

3. De naturaleza gravitatoria.

4. Que hace que la cuerda se tense.

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Fuerzas cotidianas

1. Cuando medimos nuestra masa con una báscula de baño, la magnitud que estamos mi-diendo, en realidad, es una fuerza. Esta fuerza, que tiene igual módulo que nuestro peso (el producto de nuestra masa por la aceleración de la gravedad), es la normal del plano de la báscula, es decir, la reacción de la báscula a la acción que realizamos sobre ella.

Si situamos una báscula de baño sobre el suelo de un ascensor, la normal que medimos tiene un módulo tal que la suma vectorial del peso y la normal es igual a la fuerza que actúa sobre nuestro cuerpo. Esta fuerza hace que nos movamos con un m.r.u.a. al arran-car el ascesor, con un m.r.u. en régimen estacionario y con un m.r.u.a. de frenado cuando el ascensor frena.

Dibuja el diagrama de fuerzas que actúan sobre la persona en cada situación y acom-páñalo con la relación entre los módulos de las fuerzas representadas. ¿En qué caso la báscula dará un peso «aparente» mayor que el real?

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Ascensor iniciandomovimiento ascendente

Ascensor subiendoa velocidad constante

Ascensor �nalizandomovimiento ascendente

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2. Indica si las siguientes afirmaciones acerca de las fuerzas de rozamiento son verdaderas (V) o falsas (F) y, en este último caso, y, corrige los enunciados falsos.

a) Las fuerzas de rozamiento se ejercen por el elemento motriz; es decir,por un elemento que genera un movimiento.

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b) Cuando un cuerpo se desliza sobre una superficie plana, la fuerza derozamiento es proporcional a su masa, sea cual sea el material del queestá hecha la superficie.

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c) Si no hubiera rozamiento, las ruedas de un patín no «rodarían», sino quesimplemente se deslizarían.

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d) Cuando se produce una deceleración en un m.r.u.a., la fuerza de rozamientoes contraria al sentido de la aceleración.

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Fuerza centrípeta y tensión de una cuerda

1. Cuando hacemos que un objeto describa un movimiento circular en un plano vertical sujetándolo con una cuerda, como en la figura, las fuerzas que actúan sobre el objeto tienen un efecto sobre la tensión que soporta la cuerda. Indica qué magnitud representa cada vector en cada uno de los cuatro puntos del movimiento del cuerpo dibujados en la figura.

¿Crees que es posible mantener la rapidez constante durante todo el recorrido? En ese caso, ¿para cuál de los vectores irá cambiando el módulo y en qué punto de los señala-dos será este mayor? Razona tu respuesta.

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