Hombres ejerciendo fuerza sobre piezas de un puzleLa dinámica es la parte de la física que se encarga del estudio de las causas del movimiento. En este cuestionario de autoevaluación te invitamos a que profundices sobre la segunda ley de Newton, también conocida como Principio Fundamental.

Antes de comenzar, te recomendamos que repases los conceptos y ejercicios más importantes del tema Las Leyes de Newton para el Movimiento. ¡No hagas trampa!

Si tienes los conceptos bien afianzados, resolver el cuestionario no debería llevarte más de 10 minutos.

Agarra papel, lápiz, calculadora y... ¡suerte!

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(1 puntos)

¿Qué fuerza resulta, si tres compañeros de clase ejercen una fuerza de 6 N 8 N y 5 N empujando la vagoneta de la figura en la misma dirección y sentido?

 

19 N

29 N

240 N

Ninguna de las restantes

Datos

F1 = 6 N
F2 = 8 N
F3 = 5 N
FR = ?

Resolución

Dado que las fuerzas que ejercen son concurrentes y se aplican en la misma dirección y sentido, nos bastan sus valores (módulos). Todas ellas pueden ser sustituidas por una única fuerza resultante cuyo efecto es el mismo que aplicar las tres anteriores. Sí, la unión hace la fuerza. Así, el módulo de la nueva fuerza resultante se calcula:

FR = F1 + F2+ F3
FR = 6 + 8 + 5
FR = 19 N

(1 puntos)

Observamos las fuerzas que actuan sobre un cuerpo de 3 Kg de masa:

                    Fa=2i+jN; Fb=i+2kN; Fc=2j+kN

¿Cuál será su aceleración?

2i+j+4k m/s2

-i+4k m/s2

i+j+k m/s2

Ninguna de las restantes

Datos

Masa del cuerpo: m = 3Kg

Fuerzas: Fa=2i+jN; Fb=i+2kN; Fc=2j+kN

Consideraciones previas

Recordamos la forma más usual aplicable de la segunda ley de Newton, que nos dice que la suma de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo son igual a su masa más su aceleración:

 

                          F=m·a

Resolución

Para resolver este ejercicio aplicamos la formula anteriormente mencionada:

                          F=m·aa=Fm=Fa+Fb+Fcm=2i+j+i+2k+2j+k3=                        =3i+3j+3k3=i+j+k m/s2

 

(1 puntos)

¿Qué relación tendran las masas de los cuerpos de la imagen?

 

32

12

-23

Ninguna de las anteriores

Datos

a1=4 m/s2

a2=2 m/s2

F1=F2

Consideraciones previas

La segunda ley de Newton nos dice que F=m·a

Resolución

La solución la hayaremos aplicando la formula de la segunda ley de newton y sabiendo que, mientras actua la fuerza, la masa no varía:

 

                          m1·a1=m2·a2m1m2=a2a1m1m2=24=12

Y nos queda que la masa del primer cuerpo es 0,5 veces la masa del segundo cuerpo.

(1 puntos)

¿Qué fuerza actua sobre un cuerpo de 3 Kg si su ecuación de posición es la siguiente: r=4t2·i-2t·j+9·k?

34·j N

24·iN

-14·i N

Ninguna de las restantes

Datos

Masa: m=3Kg

Ecuación de posición: r=4t2·i-2t·j+9·k

Consideraciones previas

Conociendo la segunda ley de Newton, sabemos que la fuerza es igual a la masa por la aceleración:

 F=m·a

Por otro lado, la aceleración instanstánea es la derivada de la velocidad instantánea respecto al tiempo. Esta velocidad es a su vez la derivada del vector de posición respecto al tiempo:

 a=dvdtv=drdt

Resolución

Aplicamos las reglas de la derivación, despejamos y:

v=d4t2·i-2t·j+9·kdt=8t·i-2·j

        a=d8t·i-2·jdt=8·i

Sustiumos y nos quedaria:

                F=3Kg·8·ims       F=24 N

 

(1 puntos)

Un cuerpo con una velocidad inicial igual a 0 pesa 4Kg. ¿Qué espacio recorrerá si es empujado durante 7 segundos con una fuerza de 8N?

49m

-14m

28m

Ninguna de las restantes

Datos

Masa: m = 4Kg

Valor de la fuerza con la que es empujado: F = 8N

Tiempo: t = 7 s

Consideraciones previas

Resolveremos el ejercicio considerando que todas las fuerzas, aceleraciones y movimientos transcurren en el eje x

Resolución

Si asumimos que la masa permanece constante en todo momento, podemos escribir para hayar la aceleración y segun la segunda ley de Newton:

                   F=m·aF=m·a8=4·aa=84=2 m/s2

Llegados a este punto, el problema se reduce a un problema con un movimiento rectilicineo uniformemente acelerado donde, como ya hemos visto:

                  x=x0+v0t+12at2

El cuerpo parte en reposo, por lo que podemos despejar x:

                 x=x0+v0t+12at2=12·2·72=49m