20 ejemplos de las leyes de Newton
Primera ley de Newton
1. Si la fuerza resultante que actúa sobre un objeto es igual a cero, entonces...
(1) el objeto no acelerará
(2) Los objetos siempre están en reposo.
(3) el cambio en la velocidad del objeto es cero
(4) Es imposible que un objeto se mueva en línea recta a velocidad constante.
La verdad es que…
A. (1), (2) y (3)
B. (1) y (3) solamente
C. (2) y (4) solamente
D. (4) solamente
E. (1), (2), (3) y (4)
Discusión
La respuesta correcta es:
(1) El objeto no acelerará
La fuerza resultante provoca que un objeto acelere. Si la fuerza resultante es cero, el objeto no acelerará.
(2) Los objetos siempre están en reposo.
La primera ley de Newton establece que si la fuerza resultante que actúa sobre un objeto es igual a cero, entonces Un objeto en reposo permanecerá en reposo. y un objeto que se mueve a velocidad constante (movimiento lineal uniforme) continuará moviéndose a velocidad constante.
(3) El cambio en la velocidad del objeto es cero.
Cambio de velocidad = aceleración. Un cambio de velocidad de un objeto es cero, lo que significa que su aceleración es cero. Si la aceleración es cero, la fuerza resultante que actúa sobre el objeto también es cero.
La respuesta correcta es A.
Objetos en el ascensor
2. Cuando Sandi se encuentra en un ascensor parado, su peso es de 500 N. La aceleración debida a la gravedad es de 10 m/s².-2 Cuando el ascensor acelera, la tensión en la cuerda se convierte en 750 N. Por lo tanto, la aceleración del ascensor es…
B. 7,5 ms-2
C. 10,0 ms-2
D. 12,5 ms-2
E. 15,0 ms-2
Discusión
Se sabe que:
Peso del código (w) = 500 Newton = 500 kg ms-2 (ascensor silencioso)
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s-2
Contraseña Masa (m) = 500 / 10 = 50 kg
Tensión de la cuerda (T) = 750 N (ascensor acelerado)
Se omite la masa del ascensor.
Preguntó: aceleración del ascensor
Respuesta :
El ascensor está en reposo, no hay aceleración (a = 0). La fuerza hacia arriba es positiva, la fuerza hacia abajo es negativa.
ΣF = ma
T – w = 0
T = w
T = 500 Newtons
Si el ascensor acelera hacia abajo, la fuerza de tensión en la cuerda se vuelve inferior a 500 Newtons. Por otro lado, si el ascensor acelera hacia arriba, la fuerza de tensión en la cuerda se vuelve superior a 500 Newtons.
La tensión en la cuerda alcanza los 750 N, lo que provoca que el ascensor acelere hacia arriba. Las fuerzas que actúan en la misma dirección que el movimiento del ascensor son positivas, y las que actúan en la dirección opuesta son negativas.
T – w = ma
750 – 500 = 50 a
250 = 50 a
a = 250 / 50
a = 5,0 ms-2
La respuesta correcta es A.
3. Una persona con una masa de 60 kg se encuentra en un ascensor que desciende con una aceleración de 3 m/s².-2Si la aceleración de la gravedad en la Tierra es de 10 m/s-2, entonces la magnitud de la fuerza normal ejercida por el piso del ascensor sobre la persona es….
A. 180 N
B. 200 N
C. 340 N
D. 420 N
E. 600 N
Discusión
Se sabe que:
Masa (m) = 60 kg
Aceleración de la persona y el ascensor (a) = 3 m/s2
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s2
Gravedad (w) = mg = (60)(10) = 600 Newtons
Preguntó: fuerza normal (N)
Respuesta :
En un ascensor, actúan dos fuerzas sobre una persona: la gravedad (w) y la fuerza normal que ejerce el suelo (N). Existen tres magnitudes vectoriales: gravedad, fuerza normal y aceleración del ascensor. La gravedad se representa hacia abajo, la fuerza normal hacia arriba y la aceleración del ascensor también hacia abajo. Se elige un signo positivo para la magnitud vectorial que se representa hacia abajo y un signo negativo para la magnitud vectorial que se representa hacia arriba.
∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Newton
La respuesta correcta es D.
4. Reza, con una masa de 40 kg, está en un ascensor que se mueve hacia arriba. Si la fuerza del piso del ascensor sobre los pies de Reza es de 520 N y la aceleración debida a la gravedad es de 10 m/s-2, entonces la aceleración del ascensor es….
A. 1,0 ms-2
B. 1,5 ms-2
C. 2,0 ms-2
D. 2,5 ms-2
E. 3,0 ms-2
Discusión
Se sabe que:
Masa (m) = 40 kg
Fuerza normal (N) = 520 N
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s2
Fuerza gravitatoria (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Preguntó: aceleración del ascensor
Respuesta :
∑F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/s2
La aceleración del ascensor es de 3 m/s.2El signo negativo significa que el ascensor está subiendo.
5. Una persona con una masa de 60 kg se encuentra en un ascensor que se mueve hacia abajo con una aceleración de 3 m/s.-2¿Cuánta presión ejercen los pies de las personas sobre el suelo del ascensor?
Discusión
Se sabe que:
Masa de la persona (m) = 60 kg
Peso de la persona (w) = mg = (60 kg)(10 m/s2) = 600 kg m/s2 = 600 Newton
Aceleración del ascensor (a) = 3 m/s2, abajo.
Preguntó: ¿Cuánta presión ejercen los pies de las personas sobre el suelo del ascensor?
Respuesta :
El ascensor se mueve hacia abajo con una aceleración (a) de 3 m/s.2. La fuerza que actúa en la misma dirección que el movimiento del ascensor es positiva, y la fuerza que actúa en la dirección opuesta al movimiento del ascensor es negativa.
w – N = ma
N = w – ma
N = 600 – (60)(3)
N = 600 – 180
N = 420 Newton
Esta es la fuerza normal que el piso del ascensor ejerce sobre la persona. La persona permanece inmóvil en el ascensor, por lo que la magnitud de la fuerza normal es igual a su peso aparente. El peso aparente es igual a la presión que ejercen los pies de la persona sobre el piso.
Sistema de carga de poleas y cuerdas
6. Dos objetos, A y B, con una masa de 6 kg y 2 kg respectivamente, están atados con una cuerda a una polea, como se muestra en la imagen. Si se desprecia la fricción de la cuerda y la polea y g = 10 m/s-2, entonces la tensión en la cuerda es…
A. 20 N
B. 24 N
C. 27 N
D. 30 N
E. 50 N
Discusión
Se sabe que:
mA = 6 kg, mB = 2 kg, g = 10 m/s2
wA = mA g = (6 kg)(10 m/s2) = 60 kg m/s2
wB = mB g = (2 kg)(10 m/s2) = 20 kg m/s2
Pregunta: ¿Cuál es la fuerza de tensión de la cuerda (T)?
Respuesta :
wA > wB Por lo tanto, el sistema se mueve en sentido contrario a las agujas del reloj (mA baja, mB subir).
Percepatan
ΣF = ma
wA - enB = (metroA +mB) a
60 – 20 = (6 + 2) a
40 = (8) a
a = 40 / 8 = 5 m/s2
Tensión de la cuerda
mA bajar
wA - TA = mA a
60 - TA = (6)(5)
60 - TA = 30
TA = 60 - 30
T2 = 30 Newton
mB subir
TB - enB = mB a
TB – 20 = (2)(5)
TB - 20 = 10
TB = 10 + 20
T1 = 30 Newton
Tensión de la cuerda (T) = 30 Newtons.
La respuesta correcta es D.
7. ¡Mira la imagen de al lado! Se ignora la fricción entre la cuerda y la polea. Si la masa A = 5 kg, g = 10 m/s².-2 y A se mueve hacia abajo con una aceleración de 2,5 m/s.-2Entonces, ¿cuál es la masa de B?
A. 0,5 kg
B. 1 kg
C. 1,5 kg
D. 2 kg
E. 3 kg
Discusión
Se sabe que:
Masa A (mA) = 5 kg
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s2
Aceleración A o aceleración del sistema (a) = 2,5 m/s2
Peso A (wA) = (mA)(g) = (5)(10) = 50 Newton
Preguntado: ¿cuál es la masa de B (mB)?
Respuesta :
El bloque A se mueve hacia abajo debido al peso de A (wA) es mayor que el peso de B (wB).
Aplica la segunda ley de Newton:
ΣF = ma
wA - enB = (metroA +mB) a
50 – (mB)(10) = (5 + mB) (2,5)
50 - 10 mB = 12,5 + 2,5 mB
50 – 12,5 = 2,5 mB + 10 mB
37,5 = 12,5mB
mB = 3 kg
La respuesta correcta es E.
8. Dos objetos con masas de 2 kg y 3 kg están atados con una cuerda y luego sujetos a una polea cuya masa se ignora, como se muestra en la imagen.
Si la magnitud de la aceleración gravitatoria = 10 m/s-2, la fuerza de tensión de la cuerda que experimenta el sistema es….
A. 20 N
B. 24 N
C. 27 N
D. 30 N
E. 50 N
Discusión
Se sabe que:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 m/s2
w1 = (metro1)(g) = (2 kg)(10 m/s2) = 20 kg m/s2 o 20 Newtons
w2 = (metro2)(g) = (3 kg)(10 m/s2) = 30 kg m/s2 o 30 Newtons
Pregunta: ¿Cuál es la fuerza de tensión de la cuerda (T)?
Respuesta :
w2 > w1 Por lo tanto, el sistema se mueve en el sentido de las agujas del reloj (m2 baja, m1 subir).
Percepatan
ΣF = ma
w2 - en1 = (metro1 +m2) a
30 – 20 = (2 + 3 ) a
10 = (5) a
a = 10 / 5 = 2 m/s2.
Tensión de la cuerda
m2 bajar
w2 - T2 = m2 a
30 - T2 = (3)(2)
30 - T2 = 6
T2 = 30 - 6
T2 = 24 Newton
m1 subir
T1 - en1 = m1 a
T1 – 20 = (2)(2)
T1 - 20 = 4
T1 = 20 + 4
T1 = 24 Newton
Tensión de la cuerda (T) = 24 Newtons.
La respuesta correcta es B.
9. Dos bloques están conectados por una polea lisa y se ignora la masa de la polea, como se muestra en la figura. Masa A = mA, masa B = mB y el bloque B cae con aceleración a. Si la aceleración gravitatoria es g, entonces la magnitud de la tensión de la cuerda que se produce en el bloque B es…
A. T = mB.a
B. T = mA (a – g)
C. T = mA (g – a)
D. T = mB (a – g)
E. T = mB (g – a)
Discusión
La superficie plana es lisa, por lo que no existe ninguna fuerza de fricción que impida el movimiento del bloque A. La fuerza que mueve el sistema de bloques es el peso del bloque B.
Calcula la aceleración del sistema:
Calcula la fuerza de tensión de la cuerda (T):
Consideremos el movimiento de uno de los objetos, por ejemplo A. A se mueve hacia la derecha.
Reemplazar mA pada persa 1 con mA pada persa 2.
La respuesta correcta es E.
10. Un bloque con una masa de 10 kg se coloca sobre un suelo rugoso y luego se tira de él mediante una fuerza horizontal F. Si el coeficiente de fricción estática es μs = 0,5 y el coeficiente de fricción cinética μk = 0,3. Determina la magnitud de la fuerza de fricción cuando el bloque está a punto de moverse. (g = 10 m/s2)
Discusión
El bloque se moverá exactamente si la magnitud de la fuerza de tracción es igual a la magnitud de la fuerza de fricción estática máxima. La fricción estática actúa sobre un objeto (inhibe su movimiento) cuando se le está tirando, pero aún no se ha movido. La fricción estática alcanza su valor máximo cuando el objeto está a punto de moverse (aún no se ha movido, está a punto de hacerlo). Por el contrario, la fricción cinética actúa sobre un objeto (inhibe su movimiento) cuando ya se está moviendo.
Se sabe que:
Pregunta: Fuerza de fricción estática máxima (fs)?
Respuesta :
Si el objeto se encuentra sobre un plano horizontal como en la imagen, la magnitud de la fuerza normal es igual al peso del objeto.
Fuerza normal (N) = gravedad (w) = 100 Newtons
Fórmula de la fuerza de fricción estática máxima:
El coeficiente de fricción cinética no se utiliza en los cálculos.
11. Dos bloques están conectados por una cuerda ligera a la que se le aplica una fuerza horizontal F = 20 N (ver figura). Si g = 10 m/s-2 y el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la superficie es 0,1, determine la magnitud de la aceleración del bloque...
Discusión
Se sabe que:
Pregunta: ¿aceleración (a) del bloque?
Respuesta :
12. Los bloques A, con una masa de 2 kg, y B, con una masa de 4 kg, están dispuestos como se muestra en la imagen. Si el coeficiente de fricción del suelo es 3 veces el coeficiente de fricción del bloque B, el bloque A se moverá con una aceleración de 5 m/s².-2. Por lo tanto, la relación de la fuerza de fricción entre el bloque A y el suelo con respecto a los bloques A y B es… g = 10 m/s2
Discusión
Se sabe que:
Preguntó:
Comparación de la fuerza de fricción del bloque A y el suelo (fs A) con la fuerza de fricción de los bloques A y B (fs B)?
Respuesta :
13. ¡Mira la imagen del lado! La masa de cada bloque es m.1 = 2 kg y m2 = 3 kg y se ignora la masa de la polea. Si la superficie del plano es lisa y g = 10 m/s-2, entonces la aceleración del sistema es ….
A. 0,5 ms-2
B. 2,0 ms-2
C. 2,5 ms-2
D. 4,0 ms-2
E. 6,0 ms-2
Discusión
Se sabe que:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 ms-2
w2 = m2 g = (3)(10) = 30 kg m/s2 o 30 Newtons
Pregunta: ¿Aceleración del sistema (a)?
Respuesta :
14. Un objeto con masa está conectado por una cuerda que pasa a través de una polea lisa como se muestra en la imagen. Si m1 = 2 kg, m2 = 3 kg y g = 10 ms-2, entonces la magnitud de la fuerza de tensión de la cuerda T es…
A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
E. 24,0 N
Discusión
Se sabe que:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 ms-2
w1 = (2)(10) = 20 Newtons
w2 = (3)(10) = 30 Newtons
Pregunta: ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de tensión sobre la cuerda (T)?
Respuesta :
w2 = 30 Newtons es mayor que w1 = 20 Newtons, por lo tanto m2 baja, m1 subir.
Fórmula de la segunda ley de Newton:
¿La fuerza de tensión de la cuerda?
Según la dirección del movimiento del sistema o la dirección de la aceleración del sistema, la dirección de la fuerza gravitatoria m2 hacia abajo, la dirección de la fuerza de tensión de la cuerda sobre m2 hasta arriba:
w2 - T2 = m2 a
30 - T2 = (3)(2)
30 - T2 = 6
T2 = 30 - 6
T2 = 24 Newton
Dirección de la gravedad m1 hacia abajo, la dirección de la fuerza de tensión de la cuerda sobre m1 hasta arriba:
T1 - en1 = (metro1)(una)
T1 – 20 = (2)(2)
T1 - 20 = 4
T1 = 4 + 20
T1 = 24 Newton
fuerza de tensión de la cuerda (T) = T1 = T2 = 24 Newtons.
15. Dos bloques, cada uno con una masa de 4 kg, están conectados por una cuerda y una polea como se muestra en la figura. La superficie y la polea son lisas. Si se tira del bloque B con una fuerza horizontal de 50 N, la aceleración del bloque es… (g = 10 m/s²)2)
A. 1,25 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2
Discusión
Se sabe que:
mA = 4 kg, mB = 4 kg, g = 10 m/s2
wA = (metroA)(g) = 4)(10) = 40 Newton
F = 50 Newton
Preguntado: ¿aceleración del sistema?
Respuesta :
Fórmula de la segunda ley de Newton:
La aceleración de ambos bloques es de 1,25 m/s.2. La dirección del movimiento de los dos bloques = la dirección de la fuerza de tracción F.
16. ¡Mira la imagen del lado! La masa de cada bloque es m.1 = 6 kg y m2 = 4 kg y se ignora la masa de la polea. Si la superficie del plano es lisa y g = 10 m/s-2, asi que percepatan El sistema es…
A. 0,5 ms-2
B. 2,0 ms-2
C. 2,5 ms-2
D. 4,0 ms-2
E. 5,0 ms-2
Discusión
Se sabe que:
m1 = 6 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2
w1 = m1 g = (6 kg)(10 m/s2) = 60 kg m/s2 o 60 Newtons
w2 = m2 g = (4 kg)(10 m/s2) = 40 kg m/s2 o 40 Newtons
Preguntado: ¿aceleración del sistema (a)?
Respuesta :
m1está sobre una superficie lisa y plana sin fricción, de modo que el sistema es impulsado por gravedad bloque 2.
Terapkan Segunda ley de Newton :
∑F = ma
w2 = (metro1 +m2) a
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
a = 40 N / 10 kg
a = 4 m/s2
La respuesta correcta es D.
17. Dos bloques, cada uno con una masa de 2 kg, están conectados por una cuerda y una polea como se muestra en la figura. La superficie y la polea son lisas. Si se tira del bloque B con una fuerza horizontal de 40 N, la aceleración del bloque es… (g = 10 m/s²)2)
A. 5 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2
Discusión :
Se sabe que:
mA = mB = 2 kg, g = 10 m/s2, F = 40 N
wA = mg = (2)(10) = 20 N
Pregunta: ¿aceleración del bloque (a)?
Respuesta :
La superficie del bloque es lisa, por lo tanto, la fuerza que afecta el movimiento del bloque es solo fuerza F y el peso del bloque A.
Aplica la segunda ley de Newton:
∑F = ma
F – wA = (metroA +mB) a
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) a
a = 20 / 4
a = 5 m/s2
La respuesta correcta es A.
Plano inclinado
18. Un bloque con una masa de 2 kg se encuentra sobre un plano inclinado liso con un ángulo de inclinación = 30°.o, de modo que el bloque se mueva con aceleración constante. Si g = 10 ms-2Entonces, la magnitud de la fuerza que mueve el bloque es...
A. 5 N
B. 6 N
C. 7 N
D. 8 N
E. 10 N
Discusión
Se sabe que:
m = 2 kg, g = 10 m/s2, theta = 30o
w = mg = (2)(10) = 20 kg m/s2 = 20 N
Pregunta: ¿Qué fuerza mueve el bloque?
Respuesta :
La fuerza que mueve el bloque es wx.
wx = w seno de teta
wx = (20 N)(sin 30o)
wx = (20 N)(0,5)
wx = 10 N.
La fuerza que mueve el bloque es de 10 Newtons.
La respuesta correcta es E.
19. Dos bloques están conectados por una cuerda ligera a la que se le aplica una fuerza horizontal F = 24 N. g = 10 m/s-2 y la superficie del suelo es resbaladiza. La magnitud de la aceleración del bloque, utilizando la segunda ley de Newton para cada objeto, es...
Discusión
Se sabe que:
m1 = 2 kg, m2 = 4 kg, F = 24 N
Pregunta: ¿Cuál es la aceleración del bloque (a)?
Respuesta :
La magnitud de la aceleración del bloque es de 4 m/s.2.
20. Cuando Sandi se encuentra en un ascensor parado, su peso es de 500 N. La aceleración debida a la gravedad es de 10 m/s².-2Cuando el ascensor acelera, la tensión en la cuerda se convierte en 750 N. Por lo tanto, la aceleración del ascensor es...
A. 5,0 ms-2
B. 7,5 ms-2
C. 10,0 ms-2
D. 12,5 ms-2
E. 15,0 ms-2
Discusión
Se sabe que:
w = 500 N, g = 10 m/s2, T = 750 N
Pregunta: ¿aceleración del ascensor (a)?
Respuesta :
Contraseña masiva:
w = mg
500 = m (10)
metro = 500 / 10
m = 50 kg
Se desconoce la masa del ascensor, por lo que la masa total del ascensor y su contenido es igual a la masa del código.
Según la primera ley de Newton, si el ascensor está quieto, la fuerza resultante es igual a 0.
La fuerza de tensión de la cuerda (T) cuando el ascensor está parado es de 500 N.
Cuando el ascensor acelera, la fuerza de tensión de la cuerda (T) se convierte en 750 N o aumenta en 250 N.
La aceleración del ascensor es de 5 m/s.2 y la dirección de la aceleración = la dirección del movimiento del ascensor es hacia arriba.
Fuente de la pregunta:
Preguntas del examen nacional de física para la escuela secundaria superior/escuela secundaria vocacional
