Colegio Física 4º E.S.O. CURSO 2008 / 2009 Dinámica: Newton

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1.- Si la masa de un hombre es de 70 kg. ¿Cuál será su peso en el S.I.?

Sol: Fpeso = 70 · 9,8 =686 N 2.- Sobre un cuerpo en reposo de 5 kg actúa únicamente una fuerza constante de 30 N.

¿Con qué aceleración se desplazará debido a esa fuerza? Sol: a = 30 / 5 = 6 m/s2

3.- Sobre una masa de 20 g, que descansa sobre una superfice horizontal, actúa una fuerza de 3 N a favor y su coeficiente de rozamiento es 0,1. Calcula el valor de la aceleración producida por el conjunto de esas fuerzas.

Sol: a = (3 – 0,1·0,02·9,8)/0,02 = 149,02 N 4.- Un tren arranca con una aceleración de 0.8 m/s

2. ¿Qué fuerza actúa sobre un pasajero

de 60 kg? ¿Qué dirección y sentido tendrá esa fuerza? Sol: F = 60 · 0,8 = 48 N; La misma dirección y sentido que el tren.

5.- Un tranvía arranca con una aceleración de 0.4 m/s2. Halla la fuerza que actúa sobre un

pasajero de 98 kg. Sol: F = 98 · 0,4 = 39,2 N

6.- A una vagoneta en reposo se le aplica una fuerza horizontal de 4000 N. Indica si dicha fuerza conseguirá mover la vagoneta suponiendo que el coeficiente de rozamiento es de 0,2 y la masa de la vagoneta es de 2.500 kg.

Sol: Ffavor = 4000 N < Fr = 0,2·2500·9,8 = 4900 N. No moverá la vagoneta. 7.- Sobre un cajón de masa 40 kg tiran dos hombres en la misma dirección y en sentido

contrario. Las fuerzas son respectivamente 6000 N y 5000 N. ¿Cuál es la FR, la aceleración del movimiento de cajón y su velocidad a los 20 s, si el cajón estaba inicialmente parado?

Sol: FR = 1000 N; a = 1000/40 = 25 m/s2; v = 25·20 = 500 m/s 8.- Un cuerpo (de 500 g de masa) está situado en una superficie horizontal y se le aplica

una fuerza inclinada con un ángulo de 60° que tiene un valor de 5 N. Halla la fuerza normal que ejerce la superficie sobre el cuerpo, la fuerza de rozamiento en esta situación (µ = 0,15) y la aceleración que producirá dicha fuerza. Sol: N = Fpeso–Faplicada·sen α= 0,5·9,8 – 5·sen 60 = 0,57 N; Fr = µ·N = 0,085 N; a= (5·cos60-0,085)/0,5=4,83 m/s2

9.- Un cuerpo de 1 kg se desliza por un plano horizontal y se le aplica una fuerza de 5 N con una inclinación de 45o. Halla:

1.- Aceleración con que se mueve el cuerpo suponiendo que no hay rozamiento. 2.- El valor de la fuerza normal y el de la fuerza de rozamiento (µ = 0,2). 3.- Aceleración con que se mueve el cuerpo suponiendo que el coeficiente de

rozamiento coincide con el apartado 2. Sol:Ffavor =5·cos 45=3,54 N; a = 3,54/1 =3,54 m/s2; N =Fpeso–Ffav·sen α = 6,26 N, Fr = 1,25; a =(3,54-1,25)/1= 2,29m/s2 10.- Desde lo alto de un plano inclinado de 3 m de altura y 10 m de longitud se abandona

un cuerpo de 20 kg. Calcula la velocidad con que llega al suelo, sin rozamiento, después de recorrer la longitud del plano.

Sol:α= arc sen (3/10) = 17º27’; F = m·g·senα; a = g·senα ; v = 9,910·30·8,9·2 =sen m/s 11.- El tubo de un fusil mide 90 cm. Se dispara con él una bala de 15 g, que abandona el

fusil a la velocidad de 200 m/s. Calcular: 1.- Aceleración media de la bala en el interior del tubo. 2.- Tiempo que emplea la bala en recorrer el cañón. 3.- Fuerza media debida a la expansión de los gases.

Sol:a = 2002 / 2·0,9 =22222,22 m/s2; t = 200 / 22222,22 = 0,009 s; F = 22222,22·0,015 = 333,33 N 12.- Sobre una masa de 38 kg actúa una fuerza de 1.000 N durante 1 min. Calcula la

velocidad final que alcanzará. Sol: a = 1000 / 38 =26,32 m/s2; v = 26,32·60 =1578,95 m/s,2

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13.- Los gases procedentes de la explosión de la pólvora actúan dentro del cañón de un

fusil, durante 1/200 s, sobre una bala de 10 g con una fuerza, supuesta constante, de 300 N. Calcular: 1.- La aceleración de la bala. 2.- La velocidad de salida del

proyectil.

3.- La longitud el tubo del cañón.

Sol:a = 300/0,01= 30000 m/s2; v = 30000·(1/200) = 150 m/s; s = 0,5·30000·(1/200)2 = 0,375 m. 14.- Un ascensor de unos grandes almacenes tiene de masa 500 kg. Sube, durante 1 s,

con una aceleración de 2 m/s2, continúa con la velocidad adquirida durante 3 s, para

frenar, a continuación, con una aceleración de igual valor absoluto que la anterior. Hallar:

1.- La fuerza que ejerce el motor en las tres fases del movimiento. 2.- La fuerza que experimenta un hombre de 70 kg que sube en el ascensor

en las tres fases del movimiento. Sol:a) Fmotor = Fpeso+ m·a = 500 (9,8 + 2) = 5900 N; b) Fmotor = Fpeso = 500 · 9,8 = 4900 N; Fmotor = 500 (9,8 – 2)=3900N

a) Fmotor = Fpeso+ m·a = 70 (9,8 + 2) = 826 N; b) Fmotor = Fpeso = 70 · 9,8 = 686 N; Fmotor = 70 (9,8 – 2)=546N 15.- Se aplica una fuerza constante de 25 N a un cuerpo de 5 kg, inicialmente en reposo.

¿Qué velocidad y qué espacio habrá recorrido al cabo de 10 segundos? Sol:a = 25/5 = 5 m/s2 ; v = 5· 10 = 50 m/s2; ∆s = 0,5·5·102 = 250 m.

16.- ¿Qué fuerza han de ejercer los frenos de un coche de masa 600 kg, que marcha con una velocidad de 54 km/h, para detenerlo en 30 m?

Sol: a = (0 – 152) / 2·30 = - 3,75 m/s2; Ffrenado = 600·(-3,75) = - 2250 N. 17.- Con una fuerza de 200 N se eleva un cuerpo 20 m en 20 segundos. Calcula el peso

de dicho cuerpo. Sol:a = 2·20 / 400 = 0,1 m/s2; 200 - Fpeso = m· 0,1; m = 200/ (9,8+0,1) = 20,41 Kg.

18.- En el interior de la cabina de un ascensor se encuentra una persona de 75 kg. a.- Calcular la fuerza que soporta el suelo del ascensor cuando sube con una

aceleración constante de 1,4 m/s². b.- Calcular igualmente dicha fuerza cuando el ascensor desciende con la misma

aceleración. c.- Idem, en el caso de que suba o baje con una velocidad constante.

Sol: Fsuelo = Fpeso+ m·a = 70 (9,8 + 1,4) = 784 N; b) Fsuelo = Fpeso = 70 · 9,8 = 686 N; Fsuelo = 70 (9,8 – 1,4)=588N 19.- El coeficiente de rozamiento entre el suelo y el bloque de la figura es 0,4. Calcula la

aceleración en cada uno de los casos siguientes si el bloque tiene una masa de 100 kg.

Sol:a = (700 – 0,4· 100·9,8)/100 = 3,08 m/s2; a = (700·cos30 – 0,4· (100·9,8 -700·sen 30))/100 = 3,54 m/s2; a = (700·cos30 – 0,4· (100·9,8 +700·sen 30))/100 = 0,74 m/s2;

700 N

700 N

30º30º

700 N