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Problemas de Física: Ley de Newton, Ejercicios de Física

Este documento contiene soluciones a diferentes problemas relacionados con la Ley de Newton de la gravitación y la fuerza. Se calculan las magnitudes de la aceleración, masa, distancia recorrida y fuerzas entre objetos en diferentes situaciones.

Tipo: Ejercicios

2020/2021

Subido el 09/07/2021

xavier-santamaria
xavier-santamaria 🇵🇪

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PROBLEMAS LEY DE NEWTON
1. Cuál es la magnitud de la aceleración de un objeto de 5Kg de masa si sobre el actúa
una fuerza de 25N.
1N= 1Kg*m/s2
F= m*a => a= F/m = 25N/5Kg = 5m/s2
2. Una fuerza de magnitud 200N al aplicarlo a un cuerpo, le produce una aceleración de
8m/s2 ¿Cuál es su masa?
M= F/a = 200N/8m/s2 = 25Kg
3. Sobre un objeto de 5Kg de masa inicialmente en reposo actúa una fuerza de magnitud
10N. ¿Calcular la distancia recorrida por el objeto durante 8s?
Solución:
m=5Kg
F= 10N
t= 8s
d= Vo*t +/- ½ a t2 => F= ma => a= F/m = 10N/5Kg =10 (Kg m/s2)/ 5Kg = 2 m/s2
d= ½ (2m/s2 )(8s)2 = 64m.
4. Dos bloques de masas m1= 10Kg y m2=20Kg están en un plano horizontal sin
rozamiento, se deslizan juntos por efecto de una fuerza F= 15N aplicado a m1.
¿calcular la fuerza que ejerce un bloque sobre el otro?
Solución:
m1= 10Kg y m2=20Kg
F= 15N
En m1: F – T = m1 *a …….1
En m2: T = m2*a ………….2
De 1 a = F – T / m1 ……….3
Reemplazando 2 en 3:
a = F – (m2*a) / m1
(m1*a) + (m2*a) = F
a* (m1 + m2) = F ……………….. a= F / (m1 + m2) ….4
De 2 : T = m2*a =
Reemplazando 4: T = m2*( F / (m1 + m2)) =
T = F *( m2 / (m1 + m2))= 15N*( 20Kg / (10Kg + 20Kg)) = 15N* (2/3) = 10N
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PROBLEMAS LEY DE NEWTON

  1. Cuál es la magnitud de la aceleración de un objeto de 5Kg de masa si sobre el actúa una fuerza de 25N. 1N= 1Kgm/s^2 F= ma => a= F/m = 25N/5Kg = 5m/s^2
  2. Una fuerza de magnitud 200N al aplicarlo a un cuerpo, le produce una aceleración de 8m/s^2 ¿Cuál es su masa? M= F/a = 200N/8m/s^2 = 25Kg
  3. Sobre un objeto de 5Kg de masa inicialmente en reposo actúa una fuerza de magnitud 10N. ¿Calcular la distancia recorrida por el objeto durante 8s? Solución: m=5Kg F= 10N t= 8s d= Vo*t +/- ½ a t^2 => F= ma => a= F/m = 10N/5Kg =10 (Kg m/s^2 )/ 5Kg = 2 m/s^2 d= ½ (2m/s^2 )(8s)^2 = 64m.
  4. Dos bloques de masas m1= 10Kg y m2=20Kg están en un plano horizontal sin rozamiento, se deslizan juntos por efecto de una fuerza F= 15N aplicado a m1. ¿calcular la fuerza que ejerce un bloque sobre el otro? Solución: m1= 10Kg y m2=20Kg F= 15N En m1: F – T = m1 a ……. En m2: T = m2a …………. De 1 a = F – T / m1 ………. Reemplazando 2 en 3: a = F – (m2a) / m (m1a) + (m2a) = F a (m1 + m2) = F ……………….. a= F / (m1 + m2) …. De 2 : T = m2a = Reemplazando 4: T = m2( F / (m1 + m2)) = T = F ( m2 / (m1 + m2))= 15N( 20Kg / (10Kg + 20Kg)) = 15N* (2/3) = 10N
  1. Se tiene una polea libre de rozamiento, en ella hay dos objetos suspendidos una de 5Kg y otro de 2Kg. ¿Calcular cual es la aceleración con la que se mueven? Solución: F = ma F = ma ……………………….. T1 = T m1= 5Kg y m2= 2Kg P1= m1g = 5Kg10m/s^2 = 50N P2= m2g = 2Kg10m/s^2 = 20N De m1: P1 – T= m1a ………………………….. De m2: T – P2 = m2a ………………………….. De 2 : T= P2+m2a ………………….. 3 reemplazamos en 1: P1 – (P2+m2a) = m1a Reemplazamos los valores: 50N-(20N+2Kga) = 5Kga 30N -2Kga= 5Kga 30N = (5Kg + 2Kg)a 30N = 7Kga a= 30 N/7Kg = 30 Kg(m/s2) / 7Kg = 4.28 m/s^2

5.- De acuerdo con la gráfica, calcular: a. La aceleración del sistema. b. La tensión de la cuerda (sin fricción). Solución: Ecuacion P1: 50N Sen30° - T = F 50N Sen30° - T = m1a 50N Sen30° - T = 5a ……………… Ecuación P2: T – 30NSen45° = F T – 30NSen45° = m2a T – 30NSen45° = 3a ………………. De 2 : T = 3a + 30NSen45° ……. 3 reemplazamos en 1: 50N Sen30° - (3a + 30NSen45° ) = 5a 25N – (3a + 15√ 2 )=5a 25N – 3a - 15√ 2 =5a 25N - 15√ 2 =5a + 3a 3.78N = 8a => a = 3.78N/8Kg = 0.47 m/s^2 a en 1 : 50N Sen30° - T = 5a 25N-T = 50.47 => T = 25N - 5*0.47N = 22.65N.

  1. ¿Calcular la fuerza necesaria para impulsar un objeto que pesa 750Kg por una rampa inclinada 15° respecto a la horizontal, teniendo los coeficientes de rozamiento estático 0?4 y dinámico 0.3 respectivamente? ¿También calcular la fuerza necesaria para mantener el objeto en movimiento con velocidad constante? Solución: P= 750Kg10m/s^2 = 7500N μ s = 0.4 y μ d = 0. De acuerdo con el gráfico: ∑Fx: F – Fr – PSen 15°= 0 => F – Fr -7500NSen 15°= 0 F – Fr =7500NSen 15° F – Fr = 1941.14N……………. ∑Fy: n – Pcos15° = 0 n = Pcos15° = 7500N Cos15°= 7244.44N n = 7244.44N ………………… Pero: Fr= nμ………………….. 3 2 y 3 en 1: F – (nμs) = 1941.14N F – (7244.44N * 0.4) = 1941.14N F = 1941.14N + (7244.44N * 0.4) = 4838.91N Fuerza para impulsar el objeto. Cuando se está moviendo: F – (nμd) = 1941.14N F = 1941.14 + 7244.44*0.3 = 4114.47N Fuerza para mantener en movimiento.
  1. Una furgoneta, transporta una caja de 200Kg. En un determinado momento la aceleración del vehículo es a= 1.5m/s^2 ¿Cuál será el valor del coeficiente stático de rozamiento para que la caja no se deslice? Solución: m= 200Kg a=1.5m/s^2 n=mg Fr= ma Pero Fr= (nμs)= mg* μs mg* μs= ma => μs= ma/ mg = a/g = (1.5m/s2)^ / (10m/s2)^ = 0. La caja empieza a moverse cuando Fr sea máximo. F > Fr