Actividad DE Aprendizaje Unidad 2 Fisica 1 PDF

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Universidad de Cartagena Física 1 Actividad unidad 2 Presentado por: Jorge David Romero Morales

Presentado a: Tomas Segundo Suarez

Ingeniería de Software

Sede Cereté - Córdoba

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE. 1. Escriba la primera ley de Newton y escriba dos ejemplos donde se evidencia la primera ley. ¨Primera ley de Newton: la Inercia Ejemplos: 

Un conductor de un automóvil frena de manera brusca y, por inercia, sale disparado hacia adelante.



Una piedra en el suelo se encuentra en estado de reposo. Si nada la perturba, seguirá en reposo. Escriba la segunda ley de Newton.

2. Escriba la segunda ley de Newton. La segunda ley de Newton: el principio fundamental de la dinámica La segunda ley de Newton establece que existe una relación entre la fuerza ejercida sobre un cuerpo y su aceleración. Esta relación es de tipo directa y proporcional, es decir, la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración que tendrá. 3. Escriba la segunda ley de Newton en su forma matemática y vectorial. Se expresa matemáticamente por: F = m . a (1 N = 1 Kg · 1 m/s2) 4. Diga lo que significa que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada. R// La aceleración es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza resultante. Así, si se duplica la fuerza, la aceleración se duplica; si se triplica la fuerza, se triplica la aceleración. Por otro lado, la aceleración es inversamente proporcional a la masa del cuerpo que se acelera. 5. Diga lo que significa que la aceleración de un cuerpo es inversamente proporcional a la masa. R// La aceleración que adquiere un objeto, sujeto a la acción de una o varias fuerzas, es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza resultante que actúa sobre él, e inversamente proporcional a la masa del cuerpo considerado.

6. Consulta y escribe la tercera ley de newton y da dos ejemplos donde se aplica. Tercera ley de Newton: principio de acción y reacción La tercera ley de Newton establece que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último responde con una reacción de igual magnitud y dirección pero en sentido opuesto. A la fuerza que ejerce la acción le corresponde una reacción. Ejemplos: 

Si una bola de billar golpea a otra, sobre la segunda se ejerce la misma fuerza que sobre la primera.



Un niño quiere dar un salto para treparse a un árbol (reacción), debe empujar el suelo para impulsarse (acción).

7. Definir las siguientes fuerzas y representar cada una de ellas gráficamente. a) Fuerza normal. b) Fuerza de tensión c) Fuerza de fricción. d) Peso e) Fuerza elástica f) Fuerza centrípeta Solución: a) En física, la fuerza normal se define como la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre ella. Esta es de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie. En general, la magnitud o módulo de la fuerza normal es la proyección de la fuerza resultante sobre el cuerpo sobre el vector normal a la superficie. Cuando la fuerza actuante es el peso, y la superficie es un plano inclinado que forma un ángulo α con la horizontal, la fuerza normal se calcula así: N = m. g Es: N: fuerza normal m: masa de objeto g: gravedad

b) Es la fuerza que ejercen todas las cuerdas a los cuerpos que están sujetos a ellas. Algunos otros casos de la tensión en física son: Tensión superficial de un líquido: es la cantidad de energía necesaria en un fluido, para aumentar su superficie en cada unidad de área. Tensión mecánica: se refiere a la fuerza por unidad de área, en el entorno de un punto material, sobre la superficie de un cuerpo. Tensión eléctrica: hace referencia al voltaje o fuerza que empuja los electrones a través de un material conductor. En esta sección haremos referencia a la tensión en cuerdas, cables o hilos; los cuales llamaremos cuerdas ideales. Cuerda ideal: Es aquella que cumple las siguientes tres condiciones: (no tiene masa,no se rompe, no se estira); al igual todas las poleas se consideran ideales es decir no tienen masa y no presentan fricción.

c) Siempre que un objeto se mueve sobre una superficie o en un medio viscoso, hay una resistencia al movimiento debido a la interacción del objeto con sus alrededores. Dicha resistencia recibe el nombre de fuerza de fricción. Las fuerzas de fricción son importantes en la vida cotidiana. Nos permiten caminar y correr. Toda fuerza de fricción se opone a la dirección del movimiento relativo. Empíricamente se ha establecido que la fuerza de fricción cinética es proporcional a la fuerza normal N, siendo k la constante de proporcionalidad, esto es, f = N.

d) El peso, W, es tan solo otra palabra para la fuerza de gravedad, F_g. El peso es una fuerza que actúa en todo momento sobre todos los objetos cercanos a la superficie de la Tierra. La Tierra jala a todos los objetos con una fuerza de gravedad dirigida hacia su centro. La magnitud de esta fuerza se puede encontrar al multiplicar la masa mmm del objeto por la magnitud de la aceleración debida a la gravedad g=+9.8 m/s2 Esta fuerza de gravedad Fg=mg (o "peso") es ejercida por la Tierra sobre todos los objetos, sin importar de qué manera se muevan, y qué otras fuerzas actúen sobre ellos. En otras palabras, habrá una fuerza gravitacional de magnitud, mg ejercida hacia abajo sobre todos los objetos cercanos a la Tierra, ya sea que estén cayendo, volando hacia arriba en ángulo, en reposo sobre una mesa o acelerándose hacia arriba en un elevador. Puede que haya otras fuerzas que contribuyan a la aceleración del objeto, pero la fuerza de gravedad siempre está presente.

e) La fuerza elástica es la ejercida por objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual almacenan energía potencial y ejercen fuerzas. La fuerza elástica se calcula como:

F= Fuerza elástica [N] k= Constante de elasticidad del resorte [N/m] ΔX = Desplazamiento desde la posición normal [m]

f) Se conoce como fuerza centrípeta a la fuerza o al componente de la fuerza que actúa sobre un objeto en movimiento sobre una trayectoria curvilínea y que está dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria.

8. En el siguiente gráfico dibuja todas las fuerzas que actúan. Considere que actúe la fuerza de rozamiento o de fricción.

1. Resuelve los siguientes problemas

a) Sobre un cuerpo de 4 Kg. de masa, inicialmente en reposo, actúa una fuerza de 24 newton. Determina la aceleración que experimenta el cuerpo. F a= =¿ m

24 N =6 m /s 2 4 Kg

b) Determina la distancia recorrida por el cuerpo del problema anterior en 10 segundos y la velocidad que adquiere en este tiempo. V0=0 v =v 0+at v =0+(6 m /s 2)(10) v =60 m /s 1 d=v 0∗t + a t2 2 2 10 ¿ 1 d=(0 m/s )(10 s )+ (6 m/ s2 )¿ 2 d=300 m c) Determina la masa de un cuerpo que se acelera a razón de 5 m/s 2 cuando se aplica sobre este una fuerza de 50 Newton y determina la velocidad adquirida en 5 segundos. f m= a 50 N m= 50 m /s2 m=10 kg v =v 0 +a∗t 2

v =0+5 m /s ∗5 s v =25 m /s

d) Una fuerza de 30 N forma un ángulo 30 ° con el eje x. determine las componentes rectangulares del vector fuerza F x =F∗cosθ F x =30∗cos 30 ° F x =30∗0.86 F x =25.8 N F y =F∗sinθ F y =30∗sin 30 ° F y =30∗0.50 F y =15 N

e) Dos bloques están en contacto sobre una mesa sin fricción. Se aplica una fuerza horizontal a un bloque. Suponga: m 1 = 7 Kg, m2= 5 Kg y F = 6 N. Halle la fuerza de contacto entre los dos bloques y la aceleración del sistema. F a= m1 +m 2 a=

6N 7 kg+5 kg

6N 12 kg 2 a=0.5 m / s a=

Fc =m2∗a 2 Fc =5 kg∗0.5 m /s Fc =2.5 N f) Un bloque de 8 Kg se desliza por un plano inclinado 30° con la horizontal, El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano es de 0.20. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de fricción entre el bloque y el plano?

Para calcular la fuerza de fricción entre el bloque y el plano aplicamos la siguiente ecuación f =uk mg cosθ f =0.20(8)( 8.49) f =13.58 g) Según la Segunda Ley de Newton, si un carro de masa m se mueve con cierta aceleración bajo la influencia de una fuerza neta F y luego se duplica la fuerza, y la masa se cambia de tal manera que la aceleración resulta dividida entre dos, diga lo que habrá sucedido con la masa y por cuanto se multiplicó o por cuanto se dividió: Teniendo en cuenta que a mayor fuerza mayor aceleración y menor masa, en este caso hay un carro con una masa (m) y este ya está en movimiento con una aceleración (a) y esta aceleración está siendo producida por una fuerza (F), si duplicamos esta fuerza la aceleración también se duplicara, pero pasa lo siguiente la masa del carro cambia y la aceleración se divide esto significa que la masa del carro aumenta lo suficiente como para dividir la aceleración es decir la masa se multiplica n veces para que la aceleración decaiga.

h) Un carro de 500 Kg es impulsado por un motor que le proporciona una fuerza de 300 N. si la fuerza de fricción entre las llantas y la carretera es de 100 N. determine la aceleración del auto. Datos: m= 500kg, F=300N, Fr=100N, V0=0m/s Fr =μ∗N=¿ μ=

Fr N

N=m∗g

N=500 kg∗9.8 m/ s2 N=4900 N

μ=

Fr N

μ=

100 N 4900 N

μ=0.020 i) Determinar la aceleración que el plano inclinado 53 grados le imprime al bloque de 5 kg de masa que se desliza sin rozamiento según la figura.

2

P=m∗a=5 kg∗9.8 m /s =49 N

sin 53°=

Px 49 N

0.39∗49 N=P x 19.5=P x

F 19.5 N a= = 5 kg m a=3.9 m/s2

Un cohete de 750kg despega verticalmente desde la plataforma de lanzamiento con una aceleración constante hacia arriba de 2.25m/s2 y no sufre resistencia del aire considerable. Cuando alcanza una altura de 525m, sus motores fallan repentinamente y ahora la única fuerza que actúa, sobre él es la gravedad. a) Cuál es la altura máxima que alcanzara el cohete desde la plataforma de lanzamiento? b) Después de que el motor falla. ¡Cuánto pasara antes de que se estrelle contra la plataforma? ¿Qué rapidez tendrá justo antes del impacto?

Punto A

Punto b

Un bateador golpea una pelota de béisbol de modo que esta sale del bate a una rapidez=37m/s con un ángulo 53.1°, en un lugar donde la g=9.80m/s2. a) calcule la posición de la pelota y la magnitud y dirección de su velocidad cuando=2seg. b) Determine cuando la pelota alcanza el punto más alto y su altura h en un punto.

c) Obtenga el alcance horizontal R, es decir la distancia horizontal desde el punto de partida hasta donde la pelota cae al suelo. Vo = 37 m/seg α = 53.1º g= 9.80 m/seg² Calcular: a) x=? y=? V=? magnitud y dirección β=? t= 2 seg . b) Tmáx =? Y máx = ? c) Alcance =R=?

SOLUCIÓN: Para resolver el problema se aplica las formulas del movimiento inclinado: Vox = Vo * cos α = 37 m/seg * cos 53.1º= 22.21 m/seg Voy = Vo * senα = 37 m/seg * sen 53.1° = 29.58 m/seg a) x = Vox * t = 22.21 m/seg * 2 seg = 924 m y = Voy * t - g * t²/2 = 29.58 m/seg * 2 seg - 9.80 m/seg²* ( 2 seg)²/2 y = 59.16 m - 19.6 m = 39.56 m Vy = Voy - g * t = 29.58 m/seg - 9.80 m/seg² * 2 seg = 9.98 m/seg V = √ ( 22.21 m/seg)² + ( 9.98m/seg)² = 24.34 m/seg β = tan⁻¹( 9.98 m/seg / 22.21 m/seg ) β = 24.19° b) tmax = - Voy/ g = - 29.58 m/seg / - 9.80 m/seg² = 3.018 seg ymáx = - Voy²/ ( 2* g) = - ( 29.58 m/seg)²/( 2 *- 9.80 m/seg²) = 44.64 m c) R = Vox * tv tv = 2 * tmáx = 2 * 3.018 seg = 6.036 seg R= 22.21 m/seg * 6.036 seg = 134.05 m...