A2_FISICA

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ACTIVIDAD 2. 
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS- LEYES DE NEWTON Y MOMENTO LINEAL 
Resuelve los ejercicios aplicando los conocimientos sobre la Segunda Ley de Newton 
 
Ejercicio 1. Segunda ley de Newton 
Las ruedas de una locomotora de 𝟓𝟎𝟎	𝒕𝒐𝒏 tienen un coeficiente de fricción estático con 
las vías de 𝝁𝒔 = 𝟎. 𝟏𝟓. 
a) ¿Cuál es la fuerza de tracción tangencial máxima 𝐹-á/ ejercida entre las vías y las ruedas? 
 
𝑭𝑴á𝒙= 𝝁𝒔*N 
M = 500 ton = 500 000kg 𝑭𝑴á𝒙= (0.15)(5000000) 
g = 10m/s 𝑭𝑴á𝒙 = 750 000 N 
N = 5 000 000 kg m/s 
 
b) Si se tiene una fuerza de tracción de 2/3 de la máxima, ¿en cuánto tiempo pasaría desde el 
reposo a alcanzar una velocidad de 100	𝑘𝑚/ℎ? 
 
V0 = 0 m/s t = m (Vf-V0) 
Vf = 100 km/h = 27.77 m/s F 
F = 500 000 N 
M = 500 000 kg t = 500 000 (27.77-0) 
T =? 500 000 
 
T = 27.77 s 
 
c) ¿Cuánta distancia recorrería en este tiempo? 
 
D = V*t 
V = 27.77 m/s 
T = 27.77 s D = 27.77 m/s * 27.77s 
 
D = 771.17 m 
 
 
 
 
 
d) A la locomotora se le enganchan una serie de vagones con una masa total de 100	𝑡𝑜𝑛, que 
ejercen fuerzas de fricción que se oponen al movimiento del tren. Si las fuerzas de fricción de 
los vagones son iguales a 0.12 de su peso, y la fuerza de tracción de las ruedas de la 
locomotora es de 2/3 de la máxima, ¿en cuánto tiempo pasaría desde el reposo a alcanzar 
una velocidad de 100	𝑘𝑚/ℎ? 
 
M = 500 ton + 100 ton = 600ton 600 000 kg t = m (Vf - V0) 
Ft = 500 000N F 
V0 = 0 
Vf = 100 km/h 27.77 m/s t = 600 000kg (27.77m/s) 
 500 000 
T = 33.32s 
 
e) ¿Cuánta distancia recorrería en este tiempo? 
 D = v * t 
V = 27.77 m/s 
T = 33.32 s D = 27.77 m/s * 33.32 s 
 
D = 925.29 m 
 
 
Ejercicio 2. Momento lineal 
Desde una tolva se deja caer semilla de frijol a razón de 𝟐𝟎	𝒌𝒈/𝒔 hacia una banda 
transportadora, como se ilustra en la figura 1. La velocidad de salida del frijol de la tolva 
es de 𝟏. 𝟕	𝒎/𝒔, y la banda avanza con una rapidez de 𝟎. 𝟒𝟎	𝒎/𝒔. 
a) Determina la velocidad del frijol al llegar a la banda. 
 
Δv = Vf – V0 
Δv = 1.7 m/s – 0.4 m/s 
V= 1.3 m/s Δv = 1.3 m/s 
 
b) Obtén el momento lineal del frijol que llega a la banda por unidad de tiempo. 
P = m * v 
 P = (20 kg/s) (1.3 m/s) 
 
 P = 26 kg m/s 
 
 
 
c) Calcula el momento lineal del frijol que se mueve en la banda transportadora por unidad de 
tiempo. 
 
P = (20 kg/s) (0.40 m/s) 
 
P = 8 kg m/s 
 
d) Determina la fuerza que ejerce el frijol al caer sobre la banda. 
 
N = m * g 
N = 20 kg/s * 10 m/s2 
N = 200 kg m/s 
 
e) ¿Cómo es la fuerza que ejerce la banda sobre el frijol? 
 
ΣFY = 0 
 
 
 
 
 
Figura 1 
 
 
 
 
Ejercicio 3. Leyes de Newton 
Una máquina centrifugadora para producir sedimentación trabaja a 𝟑	𝟎𝟎𝟎	𝒓𝒑𝒎; con las 
muestras colocadas a una distancia radial de 𝟎. 𝟎𝟔	𝒎 del eje de giro. Partiendo del reposo 
la máquina tarda 𝟐𝟎	𝒔 en alcanzar su velocidad de operación; luego se mantiene esa 
velocidad durante 𝟏𝟓	𝒎𝒊𝒏; y, finalmente, tarda 𝟒	𝒎𝒊𝒏 en detenerse. La masa de un tubo 
muestra es de 𝟐𝟎	𝒈. 
a) ¿Cuál es la fuerza tangencial sobre el tubo muestra en el arranque de la máquina? 
b) Realiza un diagrama en el que se muestre el vector de fuerza tangencial en el arranque en la 
posición angular 𝜃 = 𝜋/6	𝑟𝑎𝑑. 
c) En el tiempo de operación de 15	𝑚𝑖𝑛, ¿cuál es la magnitud de la fuerza centrípeta o normal 
sobre el tubo muestra? 
d) Realiza un diagrama en el que se muestre el vector de fuerza centrípeta o normal en la posición 
𝜃 = 𝜋/6	𝑟𝑎𝑑. 
e) ¿Cuál es la fuerza tangencial sobre el tubo muestra en la parte final del proceso? 
f) Realiza un diagrama en el que se muestre el vector de fuerza tangencial cuando se va 
deteniendo en la posición angular 𝜃 = 𝜋/6	𝑟𝑎𝑑. 
g) Determina el momento angular del tubo muestra al final del arranque