LEYES NEWTON DINÁMICA FÍSICA
UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON EN EJERCICIOS DE DINÁMICA, PARA FÍSICA DE SECUNDARIA Y BACHILLERATO:
El material que se aporta en este artículo, debe ser considerado un CURSO COMPLETO DE DINÁMICA, DE UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON EN EJERCICIOS DE FÍSICA, PARA SECUNDARIA Y DE NIVEL MEDIO PARA BACHILLERATO.
Se aportan materiales audiovisuales y ejercicios con SOLUCIÓN, para la confirmación de la adquisición del contenido.
En primero de Bachillerato se valora este material como apropiado para homogeneizar los contenidos adquiridos en la etapa anterior por todos los alumnos.
Del mismo modo lo que aquí se muestra es introductorio para el siguiente nivel dentro del estudio de MECÁNICA: TRABAJO Y ENERGÍA Vs DINÁMICA, que dentro de este proyecto lo enfocamos como una alternativa a las herramientas que aportan las Leyes de Newton de la Dinámica
Podría ser de interés, en casos en los que el contenido pueda resultar complicado, consultar en primer lugar el siguiente enlace, de esta misma web, y visualizar los videos que se proponen en él:
https://achimagec.com/fuerzas-y-movimiento-dinamica-y-cinematica-para-secundaria
El material se organiza en 4 videos, que en principio deberían ser visualizados por orden:
PRIMER VIDEO, DE UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON, para obtener la aceleración en una situación de plano horizontal, con una fuerza aplicada igualmente horizontal y con presencia de rozamiento:
Previamente podría resultar conveniente, ver este video de introducción al dibujo de fuerzas habituales: Peso, Normal, Fuerza de Rozamiento, Tensión, Fuerza elástica, en los casos en los que sea necesario, ante alguna duda que pueda surgir al respecto: https://youtu.be/MxJbquiHs-g
EJERCICIO FQ4EE2262:
Un cuerpo de 7 kg de masa, apoyado sobre una superficie horizontal, se encuentra sometido a la acción de una fuerza de 15 N, igualmente horizontal.
En esta situación y teniendo en cuenta que existe el rozamiento, caracterizado por un coeficiente de valor 0,2, hallar la aceleración a la que se verá sometido el cuerpo.
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/DNTQRfvRU_k
ACTIVIDAD 1 (FQ23EE2277):, CON POSTERIORIDAD AL VISIONADO DEL VIDEO:
Hallar la aceleración que experimenta un cuerpo de 7 kg de masa, situado sobre un plano horizontal, cuando sobre él se aplica una fuerza igualmente horizontal de 37 N. El rozamiento está presente y caracterizado por un coeficiente de valor 0,15. El valor de la aceleración de la gravedad en unidades del S.I. es de 9,8.
SOLUCIÓN: 3,82 m/s2
SEGUNDO VIDEO, DE UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON, para obtener la aceleración en una situación de plano horizontal, con una fuerza aplicada INCLINADA y con presencia de rozamiento, lo que hace necesaria la incorporación de la trigonometría para la descomposición de esa fuerza que forma un ángulo con la dirección del movimiento:
NOTA IMPORTANTE al respecto de la TRIGONOMETRÍA NECESARIA: Si no tenemos claro el uso de la trigonometría, en este tipo de ejercicios en los que se hace necesario realizar la descomposición de una fuerza, por ejemplo, en los ejes que se han elegido como sistema de referencia, no dejar de ver este video, pinchando en el enlace (TRIGONOMETRÍA EN FÍSICA al final de este párrafo), donde este aspecto matemático tan importante en física, produce no pocos quebraderos de cabeza y un número enorme de errores en los cursos posteriores: TRIGONOMETRÍA EN FÍSICA.
EJERCICIO FQ4EE2263:
Sobre un cuerpo de 5 kg de masa se aplica una fuerza de 25 N, que forma un ángulo de 30º con la horizontal. Hallar el valor de la aceleración a la que se verá sometido el cuerpo, sabiendo que el rozamiento está presente y tiene un coeficiente de valor de 0,2.
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/_D8hW-3cSdA
ACTIVIDAD 2, CON POSTERIORIDAD A VISIONADO DEL VIDEO:
Hallar la aceleración que experimenta un cuerpo de 10 kg de masa, situado sobre un plano horizontal, cuando sobre él se aplica una fuerza 43 N que forma un ángulo de 60º con el plano. El rozamiento está presente y caracterizado por un coeficiente de valor 0,15. El valor de la aceleración de la gravedad en unidades del S.I. es de 9,8.
TERCER VIDEO, DE UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON, para obtener la aceleración en una situación de un cuerpo que desciende por un PLANO INCLINADO y con presencia de rozamiento, lo que hace que siga siendo necesaria la incorporación de la trigonometría, con lo que puede interesar, ver el siguiente video, previamente, que nos habla de cómo se descompone el peso en un plano inclinado: https://youtu.be/LUrWNdHZpEA
EJERCICIO FQ4EE2264:
Un cuerpo de 10 kg de masa desciende por un plano inclinado 30º. El rozamiento está presente, con valor dinámico de 0,2. Teniendo en cuenta que el valor de la aceleración de la gravedad es g=9,8 unidades S.I., hallar la aceleración con la que desciende.
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/4waJPTE6S2g
ACTIVIDAD 3, CON POSTERIORIDAD A VISIONADO DEL VIDEO:
Hallar la aceleración con la que desciende un cuerpo de 14 kg de masa, situado en lo alto de un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal, cuando se le deja caer. El rozamiento está presente y caracterizado por un coeficiente de valor 0,15. El valor de la aceleración de la gravedad en unidades del S.I. es de 9,8.
CUARTO VIDEO, DE UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON, para obtener la aceleración en una situación de un cuerpo que asciende por un PLANO INCLINADO, con presencia de rozamiento, mediante la aplicación de una fuerza paralela al plano:
EJERCICIO FQ4EE2265:
Hallar la aceleración con la que asciende un cuerpo de 5 kg a lo largo de un plano inclinado 30º bajo la acción de una fuerza paralela al plano de 100 N. El coeficiente de rozamiento es de 0,2 y considerar el valor de g=9,8 U.S.I.
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/B5Hs10HRzmo
ACTIVIDAD 4,1 , CON POSTERIORIDAD A VISIONADO DEL VIDEO:
Hallar la aceleración con la que asciende un cuerpo de 3,5 kg de masa, situado en la base de un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal, cuando se le intenta hacer subir aplicando una fuerza de 135 N, paralela al plano. El rozamiento está presente y caracterizado por un coeficiente de valor 0,15. El valor de la aceleración de la gravedad en unidades del S.I. es de 9,8.
ACTIVIDAD 4,2:
Hallar la aceleración con la que asciende un cuerpo de 6 kg de masa, situado en la base de un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal, cuando se le intenta hacer subir aplicando una fuerza de 80 N, QUE FORMA UN ÁNGULO DE 20º CON EL PLANO. El rozamiento está presente y caracterizado por un coeficiente de valor 0,1. El valor de la aceleración de la gravedad en unidades del S.I. es de 9,8.
SOLUCIÓN: 7,24 m/s2
QUINTO VIDEO, DE UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON, para obtener la aceleración y la Tensión de una cuerda, en el caso de dos masas enlazadas, una de ellas que cuelga y la otra sobre un plano horizontal con rozamiento.
SEXTO VIDEO, DE UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON, para obtener la aceleración y la Tensión de un sistema de dos masas enlazadas que cuelgan a ambos lados de una polea.
EJERCICIO QUE SE RESUELVE EN EL VIDEO:
De una polea sin rozamiento cuelgan dos masas: m1=5 kg y m2=20 kg, a ambos lados de la misma. Hallar la aceleración de cada una de las masas, así como la tensión de la cuerda.
ACTIVIDAD 5, REALIZAR CON POSTERIORIDAD AL VISIONADO:
Realizar el ejercicio anterior, suponiendo que ponemos encima de la masa 1 un cuerpo de 600 gramos de masa. Comparar los resultados obtenidos con los del ejercicio anterior justificándolos.
SÉPTIMO VIDEO, DE UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON, para obtener la aceleración y la Tensión de un sistema de dos masas enlazadas, una sobre un plano inclinado con rozamiento y otra que cuelga por el borde.
EJERCICIO QUE SE RESUELVE EN EL VIDEO:
Disponemos de un sistema de dos masas enlazadas con cuerdas inextensibles y de masas despreciables que pasan por una polea sin rozamiento.
Una de las masas (m1) se encuentra en un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal y está unida, mediante una cuerda inextensible y de masa despreciable que pasa por la garganta de una polea sin rozamiento, a otra masa (m2) que cuelga por el borde del plano. Las masas respectivas son m1=20 kg y m2=50 kg, de tal modo que por causa de m2 es posible que m1 ascienda por el plano inclinado.
Existe rozamiento entre la masa m1 y la superficie del plano inclinado caracterizado por un coeficiente de valor 0,05. Hallar la aceleración del sistema y la tensión de la cuerda.
ACTIVIDAD 6, REALIZAR CON POSTERIORIDAD AL VISIONADO:
Realizar el ejercicio anterior, suponiendo despreciable el rozamiento. Comparar los resultados obtenidos con los del ejercicio anterior justificándolos.
EJERCICIO FQ4EE2184:
¿Con qué velocidad hay que lanzar un cuerpo de 11,5 kg de masa, para que recorra 55 m en un plano horizontal con rozamiento hasta que al final se detiene? DATOS: μ=0,2; g=9,8 m/s2.
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/Kdstpo21mQc
EJERCICIO FQ23EE2280:
En una superficie horizontal con rozamiento, caracterizado por un coeficiente µ=0,2 , se desea mover un cuerpo de 3,8 kg de masa a velocidad constante. Hallar el valor de la fuerza horizontal que es necesario aplicar.
DATO: g=9,8 m/s2
SOLUCIÓN: 7,45 N
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/wom7_Qcf_SQ
EJERCICIO FQ1BE2218:
Un cuerpo de 10 kg de masa se encuentra en un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal, de tal manera que sobre él actúa una fuerza horizontal de 50 N, con la que pretendemos que el cuerpo ascienda por el plano inclinado. El rozamiento se considera despreciable.
Hallar el valor de la aceleración e indicar si el cuerpo sube o baja a lo largo del plano inclinado.
DATO: g=9,8 m/s2.
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/JtbV-d-BwQk
EJERCICIO FQ4EE2261:
Según el siguiente esquema, dos masas se encuentran unidas mediante una cuerda inextensible y de masa despreciable. La masa 1 es de 6 kg y la masa 2 de 12 kg. El rozamiento está presente y caracterizado por un coeficiente de valor 0,01. El valor de la fuerza que tira de la masa 2 es de 5 N y forma, tal y como se indica, un ángulo de 30º con la horizontal.
En esta situación hallar:
a.- El valor de la aceleración.
b.- La tensión de la cuerda.
c.- El valor de la fuerza de rozamiento sobre el cuerpo 1
d.- El valor de la fuerza de rozamiento sobre el cuerpo 2
e.- El espacio que recorre el sistema en 3 segundos, si suponemos que parte del reposo.
f.- La velocidad que alcanza el cuerpo 2 a los 3 segundos, si suponemos que parte del reposo.
DATO: g=9,8 m/s2.
SOLUC.: 0,144 m/s2; 1,452 N; 0,588 N; 1,151 N; 0,648 m; 0,432 m/s
EJERCICIO FQ4EE2266:
Según el siguiente esquema, dos masas se encuentran unidas mediante una cuerda inextensible y de masa despreciable, que pasa por la garganta de una polea igualmente de masa despreciable y sin rozamiento. La masa 1 es de 10 kg y la masa 2 de 1 kg. El rozamiento está presente entre la masa 1 y la superficie en la que se apoya y caracterizado por un coeficiente de valor 0,01. El valor de la fuerza que tira de la masa 1 es de 15 N y forma, tal y como se indica, un ángulo de 30º con la horizontal.
En esta situación hallar:
a.- El valor de la aceleración, indicando el sentido en el que se mueve el sistema.
b.- La tensión de la cuerda.
DATO: g=9,8 m/s2.
SOLUCIONES: 0,208 m/s2; 10,01 N
EJERCICIO FQ4EE2274:
Para el ejercicio anterior, ¿qué masa debe tener m2 para que el sistema no se mueva?.
EJERCICIO FQ4EE2267:
Sobre una superficie horizontal con rozamiento dinámico de valor 0,05 se sitúan dos cuerpos de masas 5 kg y 10 kg, unidos por una cuerda inextensible y de masa despreciable, de tal manera que del cuerpo de 10 kg tira una fuerza horizontal de 15 N, con la que pretendemos que el sistema se mueva en horizontal y en el sentido de la fuerza aplicada.
En esta situación hallar el valor de la aceleración del sistema y la tensión de la cuerda.
DATO: g=9,8 m/s2.
SOLUCIONES: 0,51 m/s2; 5 N
EJERCICIO FQ1BE2270:
En lo alto de un plano inclinado 30o se sitúa un cuerpo de 1,5 kg de masa que se encuentra sujeto a un resorte de constante elástica k=150 N/m, que impide que el cuerpo siga descendiendo. Suponiendo que no existe rozamiento entre el cuerpo y la superficie hallar la deformación que sufre el resorte cuando el sistema se encuentra en equilibrio.
DATO: g=9,8 m/s2
SOLUCIÓN: 49 cm
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/leHn1w44gdM
EJERCICIO FQ1BE2271:
En lo alto de un plano inclinado 30o se sitúa un cuerpo de 1,5 kg de masa que se encuentra sujeto a un resorte de constante elástica k=150 N/m, que impide que el cuerpo siga descendiendo. Suponiendo que existe rozamiento, caracterizado por un COEFICIENTE DE ROZAMIENTO ESTÁTICO de valor μESTÁTICO=0,2 entre el cuerpo y la superficie hallar la deformación que sufre el resorte cuando el sistema se encuentra en equilibrio.
Hacer que un cuerpo comience a moverse es más complicado que mantenerlo en movimiento, debido al rozamiento. Todos posiblemente hemos tenido que empujar un coche que se ha quedado sin batería, o cualquier otra cosa, y debemos haber notado que una vez que iniciamos su movimiento resulta más sencillo seguir moviéndolo. Ello es debido a que el rozamiento estático es mayor que el rozamiento dinámico, con lo cual, de manera rigurosa, debemos conocer los dos coeficientes de rozamiento, APLICANDO EN CADA CASO EL COEFICIENTE CORRESPONDIENTE.
DATO: g=9,8 m/s2
SOLUCIÓN: 3,2 cm
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/j_JOlOXfwP0
EJERCICIO FQ1BE2276:
En la base de un plano inclinado un ángulo de 30º situamos un resorte de constante elástica k=150 N, de tal manera que sostiene en equilibrio un cuerpo de 1,5 kg de masa. Suponiendo que existe rozamiento, caracterizado por un COEFICIENTE DE ROZAMIENTO ESTÁTICO de valor μ=0,2 entre el cuerpo y la superficie hallar la deformación que sufre el resorte cuando el sistema se encuentra en equilibrio.
DATO: g=9,8 m/s2
SOLUCIÓN: 3,2 cm
PUEDE RESULTAR DE INTERÉS LA CONSULTA DEL SIGUIENTE MATERIAL DE AMPLIACIÓN Y CONTINUACIÓN: TRABAJO Y ENERGÍA VS DINÁMICA PARA SECUNDARIA Y BACHILLERATO
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