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PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FÍSICA DINÁMICA DEL MOVIMIENTO ➢➢➢FÍSICA – CLASE 6 85 Se dice que Newton estaba sentado bajo un manzano y al ver caer uno de sus frutos se preguntó ¿Qué fuerza es la que provoca que todo cuerpo sobre la tierra caiga al suelo? De esta pequeña pregunta nacieron sus tres leyes y además la Teoría Universal de Gravitación. EL DESCUBRIMIENTO MATEMATICO DE NEPTUNO En 1846, Urbain Le Verrier, basándose en las observaciones previas y utilizando las Leyes de Kepler y Newton para el movimiento planetario, descubrió al planeta Neptuno. Le Verrier le dio a Johann Gottfried Galle la posición del planeta y éste lo localizó en septiembre del mismo año en la constelación de acuario a menos de 1° de su situación prevista. NEWTON Y LAS CAUSAS DEL MOVIMIENTO Eje Temático: Fuerza y Movimiento Sub – Eje: Dinámica del Movimiento Habilidades: Identificar - Aplicar - Comprender La Cinemática, anteriormente estudiada, solo se dedicó a describir los tipos de movimientos presentes en la naturaleza. En esta sección nos dedicaremos a estudiar la dinámica, rama creada por Newton, que es aquella parte de la física que se dedica a las causas de los movimientos. Newton explica con tres principios cuales son los factores que intervienen para que un cuerpo experimente algún tipo de movimiento. Según los principios newtonianos, toda fuerza es un vector, por ende, debe tener un punto de aplicación, una dirección y sentido. Se reconocen varios tipos de fuerzas en el universo, para nuestro estudio definiremos 3 fuerzas distintas. El Peso (𝑷): El peso es la fuerza que realiza la tierra sobre todos los cuerpos. Esta fuerza apunta en dirección hacia el centro de la tierra. 𝑃 = 𝑚 ∙ 𝑔 Donde: 𝑚 = Masa del cuerpo (Kg) 𝑔 = Aceleración de gravedad que tienen un valor constante sobre la tierra de 10 𝑚 𝑠2⁄ aproximadamente La Normal (𝑵): La normal es una fuerza realizada por las superficies en contacto con un cuerpo. Esta fuerza siempre apunta de forma perpendicular a la superficie. La Roce (fr): El roce es la fuerza realizada por las superficies rugosas en contacto con un cuerpo. Esta fuerza siempre apunta en sentido contrario al movimiento. 𝑓𝑟 = 𝜇 ∙N PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUERZA Y MOVIMIENTO DINÁMICA DEL MOVIMIENTO Guía de Destrezas F – 6: Dinámica del Movimiento. 86 FÍSICA – CLASE 6 Leyes de Newton: Ley de Inercia Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él. La aceleración es igual a cero. ∑𝐹 = 0 Ley Fundamental El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime. ∑𝐹 = 𝑚𝑎 Ley de Acción y Reacción Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto. PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUERZA Y MOVIMIENTO DINÁMICA DEL MOVIMIENTO Guía de Destrezas F – 6: Dinámica del Movimiento. 87 ➢➢➢ FÍSICA – CLASE 6 1. Un cuerpo que está sobre la superficie de la tierra, tiene una masa de 30 kg, entonces su peso será de: A) 9.8 N. B) 100 N. C) 200 N. D) 30 N. E) 300 N. 2. Si la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es nula, entonces el movimiento es del tipo: A) Movimiento acelerado. B) Movimiento desacelerado. C) Movimiento con velocidad variable en magnitud. D) Movimiento con velocidad constante distinta o igual a cero. E) Movimiento. 3. Si la fuerza neta de un cuerpo es distinta de cero, se deduce que: A) Está en reposo. B) Su velocidad es constante. C) Su aceleración es constante. D) Su peso es cero. E) Nada se puede concluir. 4. Sobre un cuerpo de masa 3 kg actúan simultáneamente 3 fuerzas. Una de 3 N hacia la derecha, una de 3 N hacia la izquierda y otra de 3 N hacia arriba. ¿Cuál es la magnitud y sentido de la aceleración? A) 𝑎 = 3𝑚 𝑠2⁄ hacia arriba. B) 𝑎 = 2𝑚 𝑠2⁄ hacia arriba. C) 𝑎 = 1𝑚 𝑠2⁄ hacia arriba. D) 𝑎 = 1𝑚 𝑠2⁄ hacia la derecha. E) 𝑎 = 1𝑚 𝑠2⁄ hacia la izquierda. 5. Mediante un análisis dimensional la fuerza está dada por: A) 𝑀𝐿−1 B) 𝑀𝐿𝑇−1 C) 𝑀𝐿𝑇−2 D) 𝑀𝐿−1𝑇 E) 𝑀𝐿−2𝑇−1 6. Respecto al principio de inercia, es correcto afirmar que: A) Si un cuerpo está en reposo, es porque no actúa ninguna fuerza sobre él. B) Si un cuerpo está en movimiento significa que, necesariamente, debe estar actuando una fuerza sobre él. C) Si deja de actuar una fuerza sobre un cuerpo en movimiento, este necesariamente se detendrá. D) Si un cuerpo está en movimiento, en ausencia de una fuerza neta, continuará con un movimiento rectilíneo y uniforme. E) Todas las anteriores. 7. En la expresión 𝐹⃑⃑ ⃑ = 𝑚𝑎 , se da la condición que 𝐹 = 0, entonces podría deducirse que: I. 𝑚 = 0 II. La masa está en reposo. (𝑣 = 0) III. La masa se mueve rectilíneamente con velocidad constante. A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y II. E) Solo II y III. 8. En cada una de las figuras está representada una partícula con todas las fuerzas que actúan sobre ella. Estas fuerzas, constantes, están representadas por vectores de igual módulo. ¿En cuáles de los siguientes casos la partícula puede tener velocidad constante? A) En I, III y IV. B) En II, III y IV. C) En I y III. D) En I y IV. E) En ningún caso. PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUERZA Y MOVIMIENTO DINÁMICA DEL MOVIMIENTO Guía de Destrezas F – 6: Dinámica del Movimiento. 88 FÍSICA – CLASE 6 9. Si dos automóviles A y B chocan frontalmente, entonces: A) La fuerza de acción que ejerce A sobre B es igual en magnitud, a la que ejerce B sobre A. B) El automóvil de mayor tamaño ejercerá más acción que el menor. C) El automóvil que se desplace con mayor rapidez ejerce más acción. D) El que más se destroce ha recibido más acción. E) El automóvil de menor masa ejercerá menos acción. 10. Un cohete interplanetario se encuentra en movimiento bajo la acción de sus turbinas, en una región del espacio donde reina el vacío y no existen otros cuerpos actuando sobre el cohete. En un determinado instante se acaba el combustible. A partir de ese instante es correcto afirmar que: A) El cohete sigue con movimiento rectilíneo y uniforme. B) El cohete sigue en movimiento, pero su velocidad disminuye hasta parar. C) El cohete cae al planeta del que fue lanzado. D) El cohete para cuando se le termina el combustible. E) Ninguna de las anteriores. 11. Un cuerpo se encuentra en reposo sobre una mesa horizontal. Con respecto a la fuerza que la mesa ejerce sobre el cuerpo se puede decir que: A) Es igual, en magnitud, al peso del cuerpo. B) Su magnitud es mayor que el peso del cuerpo. C) Su magnitud es menor que el peso del cuerpo. D) Es nula. E) Nada se puede asegurar. 12. Pedro está parado en el interior de un ascensor que está subiendo con velocidad constante. La reacción a la fuerza ejercida por Pedro sobre el ascensor es: A) La fuerza ejercida por la Tierra sobre Pedro. B) La fuerza ejercida por la Tierra sobre el ascensor. C) La fuerza ejercida por el ascensor sobre Pedro. D) La fuerza ejercida por Pedro sobre el ascensor. E) La fuerza ejercida por el ascensor sobre la Tierra. 13. La fuerza que se debe realizar para levantar verticalmente a un cuerpo de masa m con aceleración constante a, debe ser iguala: A) 𝑚𝑎 B) 𝑚𝑎 + 𝑚𝑔 C) 𝑚𝑎 − 𝑚𝑔 D) 𝑚𝑔 E) Ninguna de las anteriores. 14. Al aplicar una fuerza de 200 𝑁 a un cuerpo, ésta produce una aceleración de 4 𝑚 𝑠2⁄ . ¿Qué aceleración adquiere el cuerpo si se aplica además otra fuerza de 50 𝑁 en sentido contrario a la anterior? A) 2 𝑚 𝑠2⁄ B) 3 𝑚 𝑠2⁄ C) 5 𝑚 𝑠2⁄ D) 8 𝑚 𝑠2⁄ E) 10 𝑚 𝑠2⁄ 15. Un auto de 500 [kg] de masa, al ser empujado, se mueve sobre un plano horizontal como lo indica su gráfico v/t. ¿Cuál será la fuerza neta que actúa sobre él? A) 500 N B) 1000 N C) 2000 N D) 2500 N E) 3500 N PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUERZA Y MOVIMIENTO DINÁMICA DEL MOVIMIENTO Guía de Destrezas F – 6: Dinámica del Movimiento. 89 ➢➢➢ FÍSICA – CLASE 6 16. En el sistema de la figura. Determinar la aceleración del conjunto: A) 5 𝑚 𝑠2⁄ B) 20𝑚 𝑠2⁄ C) 4𝑚 𝑠2⁄ D) 10 𝑚 𝑠2⁄ E) Ninguna de las anteriores. 17. Un bloque de 32 kg se desplaza sobre una superficie rugosa hasta detenerse. El coeficiente de roce dinámico entre las superficies es 𝜇 = 0,4 La aceleración del bloque es: A) 2 𝑚 𝑠2⁄ B) 5 𝑚 𝑠2⁄ C) 0,5 𝑚 𝑠2⁄ D) 4 𝑚 𝑠2⁄ E) 16 𝑚 𝑠2⁄ 18. Si sobre una caja de 2 [kg] de masa, apoyada sobre una superficie lisa, actúan dos fuerzas horizontales, tal como indica la figura, ¿cuál es la aceleración de la caja? A) 1 𝑚 𝑠2⁄ B) 2 𝑚 𝑠2⁄ C) 3 𝑚 𝑠2⁄ D) 4 𝑚 𝑠2⁄ E) 5 𝑚 𝑠2⁄ 19 y 20 Corresponden a preguntas de Pensamiento Científico (PC). 19. Si tenemos un cuerpo que se desliza a través de una superficie, y cuando comparamos la velocidad inicial con la final, en un tramo determinado, observamos que su velocidad disminuyó, ¿Cuál puede ser la causa de dicho fenómeno? A) Actuó una fuerza vertical hacia arriba sobre el cuerpo. B) Actuó una fuerza horizontal en sentido del movimiento. C) Actuó una fuerza horizontal, opuesta al movimiento. D) No actuaron fuerzas sobre el cuerpo. E) Actuó una fuerza vertical hacia abajo sobre el cuerpo. 20. Se tienen dos bloques, A y B idénticos, parados verticalmente. En un momento dado y por causas que se desconocen el bloque A se cae y golpea al bloque B, en base a esto se puede asegurar que: A) Si el bloque B cae, entonces el bloque A ejerció mayor fuerza sobre el bloque B. B) Al chocar ambos bloques se ejercieron la misma fuerza, en módulo. C) No es posible saber cuál ejerce más fuerza al chocar. D) Si el bloque B no se cae es porque B ejerce más fuerza que A. E) Ninguna de las anteriores. PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUERZA Y MOVIMIENTO DINÁMICA DEL MOVIMIENTO Guía de Destrezas F – 6: Dinámica del Movimiento. 90 FÍSICA – CLASE 6