Fórmula de la ley de Newton

Ejemplos de preguntas y fórmulas para las leyes de Newton

Primera ley de Newton

1. Una persona se encuentra en un ascensor que se mueve a velocidad constante hacia arriba. La persona pesa 800 N. De repente, el cable de acero que tira del ascensor se rompe, provocando que el ascensor caiga. Fuerza normal desde el piso del ascensor hasta la persona justo antes y después de que se rompiera el cable de acero es…

1. 800 N y 0
2. 800 N y 800 N
3. 1600 N y 0
4. 1600 N y 800 N

Discusión
Se sabe que:
Peso (w) = 800 Newtons
Pregunta: La fuerza normal (N) que actúa sobre la persona inmediatamente antes y después de que se rompa el cable de acero
Respuesta :
Momentos antes de que se rompiera el cable de acero
Cuando una persona se encuentra en el piso del ascensor, la fuerza de gravedad actúa sobre ella y su dirección es hacia abajo (observe la ilustración a continuación). La persona está inmóvil en el ascensor, por lo que debe existir una fuerza normal que equilibre su peso. Esta fuerza tiene dirección hacia arriba y es igual a la gravedad. La fuerza normal que el piso ejerce sobre la persona actúa sobre ella.
Debido a que la persona permanece inmóvil en el ascensor y este se mueve a velocidad constante (sin aceleración), la fuerza resultante que actúa sobre la persona es cero.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newton

Después de que se rompió el cable de acero
Tras la rotura del cable de acero, el ascensor y la persona caen libremente juntos, con una aceleración de la gravedad terrestre igual a la magnitud y dirección de la caída libre. La caída es tan libre que el piso del ascensor no ejerce ninguna fuerza normal sobre la persona. Al caer, los pies de la persona no pueden apoyarse en el piso del ascensor, ya que este también está cayendo.
La respuesta correcta es A.

2. Tres fuerzas, cada una con una magnitud de F.₁ = 22 N, F₂ = 18 N y F₃ Se aplica una fuerza de 40 N a un bloque de madera. Las fuerzas que actúan sobre el bloque, que obedecen la primera ley de Newton, se muestran en la figura...

Discusión

Primera Ley de Newton: Fuerza resultante (ΣF) = 0.

A. F₁ + F₂ - F₃ = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0

BF₂ + F₃ - F₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (hacia la derecha)

C.F.₂ + F₃ - F₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (hacia la derecha)

D. F₁ + F₃ - F₂ = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (a la izquierda)

La respuesta correcta es A.

Segunda ley de Newton

3.
¡Mira la imagen!
Se tira de un bloque de 40 kg con una fuerza de 200 N, lo que resulta en una aceleración de 3 m/s.² Por lo tanto, la magnitud de la fuerza de fricción que se produce sobre el objeto/bloque es...

1. 15 N
2. 40 N
3. 43 N
4. 80 N

Discusión
Se sabe que:
Masa (m) = 40 kg
Fuerza (F) = 200 N
Aceleración (a) = 3 m/s²
Pregunta: La magnitud de la fuerza de fricción (F)_g)
Respuesta :
Fórmula de la segunda ley de Newton:
∑F = ma
Descripción: ∑F = fuerza resultante, m = masa, a = aceleración

La fuerza F actúa hacia la derecha, mientras que la fricción actúa hacia la izquierda (la dirección de la fricción es opuesta a la del movimiento del objeto). La dirección hacia la derecha se considera positiva y la dirección hacia la izquierda, negativa.
∑F = ma
F-F_g = ma
200 - F_g = (40)(3)
200 - F_g = 120
F_g = 200 - 120
F_g = 80 Newton
La respuesta correcta es D.

4. El bloque A, con una masa de 100 gramos, se coloca sobre el bloque B, con una masa de 300 gramos. A continuación, se empuja el bloque B verticalmente hacia arriba con una fuerza de 5 N. Si los bloques no se mueven entre sí, la magnitud de la fuerza normal que ejerce el bloque B sobre el bloque A es…

1. 1 N
2. 1,25 N
3. 2 N
4. 3 N

Discusión
Se sabe que:
Fuerza de empuje (F) = 5 Newton
Masa del bloque A (m_A) = 100 gramos = 0,1 kg
Masa del bloque B (m_B) = 300 gramos = 0,3 kg
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s²
Peso del bloque A (w_A) = (0,1 kg)(10 m/s²) = 1 kg m/s² = 1 Newton
Peso del bloque B (w_B) = (0,3 kg)(10 m/s²) = 3 kg m/s² = 3 Newton

Pregunta: Fuerza normal ejercida por el bloque B sobre el bloque A
Respuesta :
Existen varias fuerzas que actúan sobre ambos bloques, como se muestra en la figura a continuación.
F = fuerza de empuje (que actúa sobre el bloque B)
w_A = la fuerza de gravedad del bloque A (que actúa sobre el bloque A)
w_B = el peso del bloque B (que actúa sobre el bloque B)
N_A = fuerza normal ejercida por el bloque B sobre el bloque A (que actúa sobre el bloque A)
N_A' = fuerza normal ejercida por el bloque A sobre el bloque B (que actúa sobre el bloque B)

Consideremos ambos bloques como un único sistema:
Aplica la segunda ley de Newton a ambos bloques:
∑F = ma
F – w_A - en_B + N_A - N_A' = (m_A +m_B) a
N_A y N_A' es una fuerza de acción-reacción que tiene la misma magnitud pero dirección opuesta, por lo que se elimina de la ecuación.
F – w_A - en_B = (metro_A +m_B) a
5 – 1 – 3 = (0,1 + 0,3) a
5 – 4 = (0,4) a
1 = (0,4) a
a = 1 / 0,4
a = 2,5 m/s²
La presencia de una fuerza (F) de 5 Newtons que actúa verticalmente hacia arriba sobre ambos bloques hace que ambos bloques se muevan verticalmente hacia arriba con una aceleración de 2,5 m/s².².

Consideremos el bloque A:
Aplica la segunda ley de Newton al bloque A:
∑F = ma
N_A - en_A = m_A a
N_A – 1 = (0,1)(2,5)
N_A - 1 = 0,25
N_A = 1 + 0,25
N_A = 1,25 Newton
La fuerza normal que ejerce el bloque B sobre el bloque A es de 1,25 Newton.
La respuesta correcta es B.

Tercera ley de Newton

5. ¡Presta atención a la siguiente afirmación!

(1) Los pasajeros fueron empujados hacia adelante cuando el autobús, que se movía a velocidad constante, frenó bruscamente de repente.

(2) La pila de libros sobre el cartón no se caerá cuando se tire del cartón rápidamente.

(3) Al jugar con patineta, cuando el pie libre empuja el suelo hacia atrás, la patineta se deslizará hacia adelante.

(4) Se empuja el remo del bote hacia atrás y el bote avanza.

La afirmación anterior que está de acuerdo con la tercera ley de Newton es...

A. (1) y (2)

B. (1) y (3)

C. (2) y (3)

D. (3) y (4)

Discusión

(1) Primera ley de Newton

(2) Primera ley de Newton

(3) Tercera ley de Newton

(4) Tercera ley de Newton

La respuesta correcta es D.

Fuente de la pregunta:

Preguntas del examen nacional de ciencias para la escuela secundaria básica/escuela secundaria básica islámica

Preguntas de física para estudiantes de secundaria (OSN)