Problemas resoltos nas leis do movemento de Newton: segunda lei do movemento de Newton
1. Un obxecto de 1 kg acelerou a unha velocidade constante de 5 m/s² . Calcule a forza neta necesaria para acelerar o obxecto.
Coñecido:
Masa (m) = 1 kg
Aceleración (a) = 5 m/ s²
Forza neta desexada (∑F)
Solución:
Usamos a segunda lei de Newton para obter a forza neta.
∑ F = ma
∑ F = (1 kg)(5 m/s² ) = 5 kg m/s² = 5 Newtons
[irp]
2. Masa dun obxecto = 1 kg, forza neta ∑F = 2 newtons. Determina a magnitude e a dirección da aceleración do obxecto...
Coñecido:
Masa (m) = 1 kg
Forza neta (∑F) = 2 Newtons
Buscase : a magnitude e a dirección da aceleración (a)
Solución:
a = ∑F / m
a = 2 / 1
a = 2 m/ s²
A dirección da aceleración = a dirección da forza neta (∑F)
[irp]
3. Masa do obxecto = 2 kg, F1 = 5 Newtons, F2 = 3 Newton. A magnitude e a dirección da aceleración son…
Coñecido:
Masa (m) = 2 kg
F1 = 5 Newtons
F2 = 3 Newtons
Buscase: a magnitude e a dirección da aceleración (a)
Solución:
forza neta:
∑ F = F1 – F2 = 5 – 3 = 2 Newtons
Magnitude da aceleración:
a = ∑F / m
a = 2 / 2
a = 1 m/ s²
Dirección da aceleración = dirección da forza neta = dirección de F1
[irp]
4. Masa do obxecto = 2 kg, F1 = 10 Newtons, F2 = 1 Newton. A magnitude e a dirección da aceleración son…
Coñecido:
Masa (m) = 2 kg
F2 = 1 Newtons
F1 = 10 Newtons
F 1x = F 1 cos 60 o = (10)(0.5) = 5 Newtons
Buscase : a magnitude e a dirección da aceleración (a)
Solución:
Forza neta:
∑ F = F 1x – F 2 = 5 – 1 = 4 Newtons
Magnitude da aceleración:
a = ∑F / m
a = 4 / 2
a = 2 m/ s²
Dirección da aceleración = dirección da forza neta = dirección de F 1x
[irp]
5. F1 = 10 Newtons, F2 = 1 Newton, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg. A magnitude e a dirección da aceleración son…
Coñecido:
Masa 1 (m1 ) = 1 kg
Masa 2 (m2 ) = 2 kg
F1 = 10 Newtons
F2 = 1 Newtons
Buscase : a magnitude e a dirección da aceleración (a)
Solución:
Forza neta:
∑ F = F1 – F2 = 10 – 1 = 9 Newtons
Magnitude da aceleración:
a = ∑F / ( m1 + m2 )
a = 9 / (1 + 2)
a = 9 / 3
a = 3 m/ s²
A dirección da aceleración = a dirección da forza neta = dirección de F1
[irp]
6.
Un bloque de 40 kg acelerado por unha forza de 200 N. A aceleración do bloque é de 3 m/ s² . Determina a magnitude da forza de rozamento que experimenta o bloque.
A. 15 N
B. 40 N
C. 43 N
D. 80 N
Coñecido:
Masa (m) = 40 kg
Forza (F) = 200 N
Aceleración (a) = 3 m/ s²
Buscada: forza de fricción (F g )
Solución:
A ecuación da segunda lei do movemento de Newton
∑ F = ma
∑ F = forza neta, m = masa, a = aceleración
A dirección da forza F cara á dereita, a dirección da forza de rozamento cara á esquerda (a dirección da forza de rozamento é oposta á dirección do movemento do obxecto).
Escolle a dereita como positivo e a esquerda como negativo.
∑ F = ma
F – F g = ma
200 – F g = (40)(3)
200 – F g = 120
Fg = 200 – 120
F g = 80 Newtons
A resposta correcta é D.
7. Colócase un bloque A cunha masa de 100 gramos enriba do bloque B cunha masa de 300 gramos e, a continuación, empúxase o bloque B verticalmente cara arriba cunha forza de 5 N. Determina a forza normal exercida polo bloque B sobre o bloque A.
A. 1 N
B. 1.25 N
C. 2 N
D. 3 N
Coñecido:
Forza (F) = 5 Newtons
Masa do bloque A (m² A ) = 100 gramos = 0.1 kg
Masa do bloque B (m² ) = 300 gramos = 0.3 kg
Aceleración da gravidade (g) = 10 m/ s²
Peso do bloque A (w A ) = (0.1 kg)(10 m/s² ) = 1 kg m/s² = 1 Newton
Peso do bloque B (w B ) = (0.3 kg)(10 m/s² ) = 3 kg m/s² = 3 Newtons
Buscada: Forza normal exercida polo bloque B sobre o bloque A
Solución:
Hai varias forzas que actúan sobre ambos os bloques, como se mostra na figura.
F = forza de empuxe (actuando sobre o bloque B)
w A = peso do bloque A (actuar sobre o bloque A)
w B = peso do bloque B (actuar sobre o bloque B)
N A = forza normal exercida polo bloque B sobre o bloque A (Actúa sobre o bloque A)
N A ' = forza normal exercida polo bloque A sobre o bloque B (Actúa sobre o bloque B)
Aplica a segunda lei do movemento de Newton en ambos bloques:
∑ F = ma
F – w A – w B + N A – N A ' = (m A + m B ) a
N A e N A ' son forzas de acción-reacción que teñen a mesma magnitude pero dirección oposta, polo que se elimínan da ecuación.
F – w A – w B = (m A + m B ) a
5 – 1 – 3 = (0.1 + 0.3) a
5 – 4 = (0.4) a
1 = (0.4) unha
a = 1 / 0.4
a = 2.5 m/ s²
Aplica a segunda lei do movemento de Newton no bloque A:
∑ F = ma
N A – w A = m A a
N A – 1 = (0.1)(2.5)
NA – 1 = 0.25
NA = 1 + 0.25
NA = 1.25 Newtons
A resposta correcta é B.
8. Un obxecto cun peso de 4 N soportado por unha corda e unha polea. Unha forza de 2 N actúa sobre o bloque e un extremo da corda é tirado por unha forza de 9 N. Determina a forza neta que actúa sobre o obxecto X.
A. 3 N cara arriba
B. 4 N cara abaixo
C. 9 N cara arriba
D. 9 N cara abaixo
Coñecido:
Peso de X (w X ) = 4 Newtons
Forza de tracción (F x ) = 2 Newtons
Forza de tensión (F T ) = 9 Newtons
Buscado: A forza neta actúa sobre o obxecto
Solución:
Forzas verticais cara arriba que actúan sobre un obxecto
A forza de tensión ten a mesma magnitude en todas as partes da corda. Polo tanto, a forza de tensión é de 9 N.
Forzas verticalmente descendentes que actúan sobre un obxecto
Hai dúas forzas que actúan sobre o obxecto X e ambas as forzas son verticalmente descendentes, a compoñente horizontal do peso wx e a compoñente horizontal da forza Fx.
Forza neta que actúa sobre o obxecto
F T – w X – F x = 9 – 4 – 2 = 9 – 6 = 3
A forza neta que actúa sobre o obxecto X é de 3 Newtons, verticalmente cara arriba.
A resposta correcta é A.
9. Un obxecto inicialmente en repouso sobre unha superficie horizontal lisa. Unha forza de 16 N actúa sobre o obxecto, polo que este acelera a 2 m/s² . Se o mesmo obxecto está en repouso sobre unha superficie horizontal rugosa, polo que a forza de fricción actúa sobre o obxecto é de 2 N, determina a aceleración do obxecto se a mesma forza de 16 N actúa sobre o obxecto.
A. 1.75 m/ s²
B. 1.50 m/ s²
C. 1.00 m/ s²
D. 0.88 m/ s²
Coñecido:
Forza (F) = 16 Newtons = 16 kg m/ s²
Aceleración (a) = 2 m/ s²
Forza de fricción (F fric ) = 2 Newtons = 2 kg m/ s²
Buscase: aceleración do obxecto?
Solución:
Superficie horizontal lisa (sen forza de fricción):
ΣF = ma
F = ma
16 = (m) 2
m = 16 / 2
m = 8 kg
A masa do obxecto é de 8 quilogramos.
Superficie horizontal rugosa (hai unha forza de fricción):
ΣF = ma
F – F fric = ma
16 – 2 = 8 unidades
14 = 8 unha
a = 14 / 8
a = 1.75 m/ s²
A aceleración do obxecto é de 1.75 m/ s².
A resposta correcta é A.
10. Tomé e Andrés empurran un obxecto contra o chan liso. Tomé empurra o obxecto cunha forza de 5.70 N. Se a masa do obxecto é de 2.00 kg e a aceleración experimentada polo obxecto é de 2.00 ms -2 , determina a magnitude e a dirección da forza que actúa Tomé.
A. 1.70 N e a súa dirección é oposta á forza actuada por André.w
B. 1.70 N e a súa dirección é a mesma que a forza actuada por Andrew
C. 2.30 N e a súa dirección é oposta á forza actuada por Andrew.
D. 2.30 N e a súa dirección é a mesma que a forza actuada por Andrew.
Coñecido:
Forza de empuxe aplicada por Andrew (F1 ) = 5.70 Newton
Masa do obxecto (m) = 2.00 kg
Aceleración (a) = 2.00 m/ s²
Buscase: Magnitude e dirección da forza actuada por Tom (F2 )?
Solución:
Aplica a segunda lei do movemento de Newton:
∑ F = ma
F1 + F2 = ma
5.70 + F2 = (2)(2)
5.70 + F2 = 4
F2 = 4 – 5.70
F2 = – 1.7 Newtons
O signo menos indicaba que (F2 ) é oposto á forza de empuxe actuante de Andrew (F1 ).
A resposta correcta é A.
11. Se a masa do bloque é a mesma, cal das seguintes figuras mostra a menor aceleración?
solución
Forza neta A:
ΣF = 4 N + 2 N – 3 N = 6 N – 3 N = 3 Newtons, cara á esquerda
Forza neta B:
ΣF = 2 N + 3 N – 4 N = 5 N – 4 N = 1 Newtons, cara á dereita
Forza neta C:
ΣF = 4 N + 3 N – 2 N = 7 N – 2 N = 5 Newtons, cara á dereita
Forza neta D:
ΣF = 3 N + 4 N + 2 N = 9 Newtons, cara á dereita
A ecuación da segunda lei de Newton:
ΣF = ma
a = ΣF / m
a = aceleración, ΣF = forza neta, m = masa
Segundo a fórmula anterior, a aceleración (a) é directamente proporcional á forza neta (ΣF) e inversamente proporcional á masa (m). Se a masa dun obxecto é a mesma, canto maior sexa a forza resultante, maior será a aceleración, ou canto menor sexa a forza resultante, menor será a aceleración.
Baseándose no cálculo anterior, a forza neta máis pequena é de 1 Newton, polo que a aceleración tamén é a máis pequena.
A resposta correcta é B.
[irp]
12. Algunhas forzas actúan sobre un obxecto cunha masa de 20 kg, como se mostra na figura seguinte.
Determina a aceleración do obxecto.
Coñecido:
Masa do obxecto (m) = 20 kg
Forza neta (ΣF) = 25 N + 30 N – 15 N = 40 N
Buscase: Aceleración dun obxecto
Solución:
Aceleración do obxecto calculada usando a ecuación da segunda lei de Newton:
ΣF = ma
a = ΣF / m = 40 N / 20 kg = 2 N/kg = 2 m/s 2
[irp]
13. Cal das seguintes afirmacións describe a terceira lei de Newton?
(1) Os pasaxeiros empuxaron cara adiante cando o autobús freou de súpeto
(2) Os libros en papel non caen cando se tira do papel rapidamente
(3) Ao xogar ao monopatín, cando o pé empurra o chan cara atrás, o monopatín deslizarase cara adiante
(4) Remos empuxados cara atrás, os barcos avanzan
Solución:
(1) Primeira lei de Newton
(2) Primeira lei de Newton
(3) Terceira lei de Newton
(4) Terceira lei de Newton
[wpdm_package id='470′]
- Masa e peso
- Forza normal
- Segunda lei do movemento de Newton
- forza de fricción
- Movemento sobre unha superficie horizontal sen forza de rozamento
- O movemento de dous corpos coa mesma aceleración sobre unha superficie horizontal rugosa coa forza de rozamento
- Movemento no plano inclinado sen forza de rozamento
- Movemento no plano inclinado rugoso coa forza de rozamento
- Movemento nun ascensor
- O movemento dos corpos está conectado por cordas e poleas
- Dous corpos coa mesma aceleración
- Redondeo dunha curva plana: dinámica do movemento circular
- Arredonamento dunha curva peraltada: dinámica do movemento circular
- Movemento uniforme nun círculo horizontal
- Forza centrípeta no movemento circular uniforme
Le máis
solución