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GUÍA DE APRENDIZAJE SEGUNDO MEDIO (5ª ETAPA )

(La leyes de Newton y Trabajo Mecánico)

Instrucciones: Desarrolle los ejemplos de la guía de aprendizaje relacionada con las fuerzas en su cuaderno, ya que le serán de gran

utilidad para resolver su trabajo evaluado. Consulte su texto de Física en las Páginas 160 a la 179.

Dirección electrónica: https://www.youtube.com/watch?v=86ZNmoAdlNg

Es un video explicativo de la materia de las leyes de Newton que refuerza los contenidos involucrados en la clase virtual del

profesor o para aquellas alumnas que no comprendieron algunos contenidos explicados en la clase.

PRINCIPIOS O LEYES DE NEWTON

Primer principio o principio de inercia(1ª Ley de Newton)

Un cuerpo permanecerá en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si no actúa

ninguna fuerza sobre él o si la resultante de las fuerzas que actúan es nula.

Inercia: es la propiedad de los cuerpos de permanecer en reposo o en movimiento rectilíneo.

Ejemplo2) Al estar dentro de un microbús que de improviso se pone en movimiento, nuestro cuerpo tiende a seguir en

reposo (la persona tiende a irse de espalda).

Ejemplo3) Cuando vamos en un automóvil y este se detiene de forma abrupta, nuestro cuerpo tiende a seguir en

movimiento.

Segundo principio o principio de masa(2ª Ley de Newton)

Si sobre un cuerpo actúa una fuerza neta, este adquirirá una

aceleración directamente proporcional a la fuerza aplicada,

donde la masa del cuerpo es la constante de

proporcionalidad.

Ejemplo4) Al soltar una piedra desde el tercer piso de un edificio (es un movimiento acelerado va aumentando su

velocidad).

Ejemplo5) Cuando echamos a rodar una pelota por el piso empieza a disminuir su velocidad hasta que se detiene.

Ejemplo6) ¿Qué fuerza se le aplica a un cuerpo de 20Kg de masa para que se mueva con una aceleración de 4m/s2?

F=?

m= 20Kg

a= 4m/s2 F=m · a= 20Kg·4m/s2 = 80Kg·m/s2 = 80Newton

Ejemplo7) ¿ Qué aceleración tiene un cuerpo de 50Kg de masa, cuando se le aplica una fuerza de 100Newton?

a=?

m= 50Kg

F= 100N a= F/m= 100N/50Kg= 2N/Kg= 2 Kg·m/s2 : Kg= 2m/s2

Ejemplo8) ¿Cuál será la masa de un cuerpo que se mueve con una aceleración de 5m/s2 cuando se le aplica una fuerza

de 200 Newton?

m=?

a= 5m/s2

F= 200N m= F/a= 200N/5m/s2 = 40N/m/s2 = 40 Kg·m/s2 :m/s2 = 40Kg

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El tercer principio de Newton o principio de acción y reacción(3ª Ley de Newton)

Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, entonces, este último ejercerá una

fuerza de igual magnitud sobre A, pero en sentido opuesto.

El signo menos (−) indica que el sentido de una fuerza es opuesto al de la otra. Se dice que

estas fuerzas forman un par acción-reacción, las que actúan siempre de

forma simultánea y nunca se anulan, ya que se ejercen sobre cuerpos

distintos.

Ejemplo9) Un niño que salta en el tablón o trampolín de una piscina (Accion- reacción)

Ejemplo10) Un pájaro que está volando (acción- reacción)

Ejemplo11) Una escopeta cuando dispara un tiro (acción- reacción)

La fuerza elástica y la ley de Hooke

La relación entre la fuerza y la deformación de los

materiales fue establecida por el físico Robert

Hooke, quien observo que el estiramiento del

resorte es proporcional a la fuerza aplicada

F= k · Δ L

F= Fuerza aplicada (Newton)

ΔL= Elongación del resorte (metros)

k= Constante de proporcionalidad elástica

(Newton/metros)

Ejemplo12) ¿Qué fuerza se debe aplicar a un resorte para que sufra una deformación de 10 centímetros si la constante

de proporcionalidad es de 20N/m ?

F=?

ΔL= 10cm: 100= 0,1m

K= 20N/m

F= k · Δ L = 20N/m · 0,1m= 2Newton

Ejemplo13) ¿Que elongación experimenta un resorte cuando se le aplica una fuerza de 40 Newton si la constante de

proporcionalidad es de 50N/m?

ΔL=?

F= 40N

k= 50N/m

ΔL= F/k= 40N/50N/m= 0,8m= 0,8m.100= 80cm

Ejemplo14) Un resorte se estira 1m al ejercer sobre el una fuerza de 20 Newton. ¿Cuál será la constante de elasticidad?

ΔL= 1m

F= 20N

K=? K= F/ ΔL= 20N/1m= 20N/m

Trabajo mecánico: Cuando una fuerza es aplicada sobre un cuerpo y produce el

desplazamiento de este, se dice que la fuerza realizó un trabajo mecánico sobre el cuerpo.

Una fuerza realiza un trabajo sobre un cuerpo cuando actúa en la misma dirección de su

desplazamiento. El trabajo se simboliza por W y se mide en Joule.

W= F . ΔX

1 Joule= 1 Newton . metro

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Determinando el signo del trabajo mecánico:

El trabajo mecánico puede ser positivo, negativo o cero.

Trabajo positivo: Cuando la Fuerza produce el movimiento del cuerpo en el mismo sentido de la fuerza

aplicada. 0° <= α < 90° El trabajo es máximo cuando α= 0°

Ejemplo15 : Cuando se le aplica una fuerza a una caja para moverla.

Trabajo nulo o cero: Cuando la fuerza aplicada al cuerpo es perpendicular al

desplazamiento. Α= 90°

Ejemplo16: Cuando se camina en forma horizontal cargando un objeto.

La Fuerza Normal y el Peso no produce trabajo.

Si la fuerza no produce desplazamiento no hay trabajo mecánico.

Trabajo negativo: Cuando la fuerza se opone al

desplazamiento del cuerpo. 90° < α < 180°

Ejemplo17: La fuerza de roce efectúa un trabajo negativo

Ejemplo18: Cuando se baja por una escalera cargando un objeto.

1)¿Qué trabajo mecánico se produce al aplicar una fuerza de 120 Newton para mover un mueble 1,5 metros en el mismo

sentido de la fuerza aplicada? (4 puntos)

W=?

F= 120 Newton

ΔX= 1,5m W= F · ΔX = 120N · 1,5m = 180 N · m= 180 Joule

2) ¿Qué fuerza debe aplicarse para mover 12 metros un cuerpo si el trabajo mecánico es de 240 Joule?

F=?

ΔX= 12m

W= 240 Joule F= W/ ΔX = 240 Joule/12m= 20 Joule/m= 20 N·m/m = 20N

3) ¿Qué desplazamiento se produce al aplicarle una fuerza de 50 Newton si se produce un trabajo mecánico de 400 Joule? Datos

ΔX=?

F= 50N

W= 400 Joule

ΔX= W/F= 400Joule/50N= 8 Joule/N= 8 N . m/N = 8m

4) ¿Cuál será el trabajo mecánico que se realiza al bajar 17 metros cargando un objeto de 35 Kg?