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Física I para Profesorado de Física
I.P.A 2011
- PRÁCTICO Nº 3 -
1 Suponga que trata de obligar a un caballo a que tire de un carro. El caballo se rehúsa a tirar del carro,
citando en su defensa la tercera ley de Newton: "La fuerza del caballo sobre el carro es igual y opuesta a la
fuerza del carro sobre el caballo". Si yo nunca puedo ejercer sobre el carro una fuerza mayor que la que el
carro ejerce sobre mi, ¿cómo puedo llegar a poner en movimiento al carro? –pregunta el caballo.
¿Cómo refutaría Usted al caballo?
N
2 Un bloque de granito está apoyado sobre una mesa
horizontal. La mesa ejerce sobre el bloque una
fuerza normal representada con el vector N de la
figura. Llamemos F a la fuerza de reacción de la
normal (su pareja de acción-reación)¿Qué se puede
afirmar respecto de F y de N?
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
F está aplicada en el centro de la tierra.
F está aplicada en la mesa
N es la fuerza de reacción del peso
El peso y N son fuerzas de interacción.
F está aplicada en el bloque.
N
3 Un bloque de granito está apoyado sobre una
mesa horizontal. El bloque está en equilibrio
sometido a la acción de su peso y la fuerza
normal. Llamemos P y N a estas fuerzas.
Indique cual de las siguientes afirmaciones es la
correcta.
P
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
N y P son una pareja de fuerzas de
interacción. Es decir N es la reacción
de P o viceversa
La pareja de acción-reacción de N está
aplicada en el centro de la tierra.
La pareja de acción-reacción de P está
aplicada en el centro d ela tierra.
La reacción del peso está aplicada en
la mesa.
La fuerza N es igual al peso del bloque mas el peso de la mesa.
4 Trace el diagrama de cuerpo libre de una pelota de fútbol en: a) el instante que es golpeada por el zapato
del jugador y b) cuando se desplaza hacia el arco (incluir la resistencia del aire)
5 ¿Por qué la Tierra es solo aproximadamente un marco de referencia inercial? S. Cap. 4 P 4.12
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6 Si se empuja un bloque de masa m1 con una fuerza horizontal F0 éste adquiere una aceleración de 12,0
m/s2. Si se empuja un bloque de masa m2 con la misma fuerza, su aceleración es de 3,0 m/s2.
Estime, mentalmente, la aceleración que provocaría la misma fuerza F0 a un bloque de masa m1 + m2
Realice los cálculos y determine la aceleración estimada antes T. Cap. 4 P. 39
7 Cuando un objeto de masa m es dejado en libertad a cierta altura, comienza a caer por acción de la
fuerza gravitatoria. Si no existiera la resistencia del aire, el cuerpo caería con una aceleración igual a g. En
los hechos, el aire ejerce una fuerza sobre el cuerpo que depende de la velocidad del cuerpo relativa al aire.
Esto lo pueden experimentar claramente cuando andan en bicicleta, pues cuando la velocidad de la bicicleta
respecto al aire aumente, también aumenta la fuerza de resistencia, contraria a la velocidad. Andar en
bicicleta contra el viento es equivalente a tener una gran velocidad relativa al aire.
Una forma simple de modelar esta fuerza de resistencia es suponer que es proporcional a la velocidad (pero
de sentido opuesto). Es decir, fres= -kv siendo k una constante positiva.
Realice un esquema de las fuerzas que actúan sobre un objeto que se deja caer en los siguientes casos:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
En el momento exacto en que se suelta.
Un tiempo muy “pequeño” luego que se dejó en libertad.
Luego que el cuerpo ha estado un tiempo “muy largo” cayendo.
Realice un bosquejo de la gráfica de la aceleración en función del tiempo.
Realice un bosquejo de la gráfica de la velocidad en función del tiempo.
¿Cuál es la máxima velocidad que puede alcanzar el objeto de acuerdo a nuestro modelo?
Discutir el significado de “pequeño” y “muy largo” escritos arriba.
8 Cuando un objeto absorbe o refleja luz, experimenta la acción de una fuerza muy pequeña, pero medible.
Consideremos el caso siguiente. Se produce una Supernova (explosión estelar) en la cual la estrella resulta
ser millones de veces más brillante que lo normal durante algunas semanas. La luz procedente de la estrella
alcanza la Tierra siglos después de la explosión y produce la desviación de un espejo delicadamente
equilibrado. ¿Se aplica la ley de acción y reacción a la interacción entre la estrella y el espejo?
9 ¿Cómo podemos verificar que la masa es una magnitud aditiva? Es decir, si un objeto A, tiene masa mA y
otro objeto B tiene masa mB, la masa del objeto formado por la unión de los dos es mA + mB .
De un ejemplo de una magnitud que no sea aditiva.
10 ¿Cómo podemos determinar la masa de un objeto estando en una nave espacial muy alejada de
cualquier acción gravitatoria? En particular, ¿cómo podría un astronauta en condiciones de ingravidez
apreciar su propia masa?
11 Una persona ejerce una fuerza horizontal F sobre un cajón
F
(1) de masa m1 que se encuentra apoyado sobre un piso
1
horizontal. A su vez, el cajón está en contacto con una caja (2)
2
de masa m2 (figura). Estime la fuerza de interacción entre los
dos objetos en función de m1, m2 y F indicando las hipótesis
usadas en la estimación. Explique la diferencia en la fuerza de contacto si la fuerza F se aplica a m2 en
lugar de a m1 .
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12 Un tren tiene n vagones y la locomotora ejerce sobre el primer vagón una fuerza F. Cada vagón tiene
una masa m y el tren se mueve horizontalmente.
a. Halle la tensión Tj que ejerce el (j+1)-esimo vagón sobre el vagón (j-esimo). El resultado debe
quedar expresado en función de n, j y F.
T1
T2
1
2
T3
Tj-1
3
Tj
j
Tn-2
Tn-1
n-1
F
n
b. Suponga ahora una cuerda de longitud L y masa m. Un tramo de largo x tiene una masa x
m
(¿que
L
hipótesis está implícita al suponer este modelo?). Si se tira de la cuerda horizontalmente con una
fuerza F, la tensión en cada tramo de la cuerda no será la misma. Halle la tensión T(x) de la cuerda
a una distancia x del final de la misma (ver dibujo).
x
F
L
14 Un preso en una cárcel decide escapar deslizándose por una cuerda que le ha proporcionado su
cómplice. Fija el extremo de la cuerda a un gancho situado en el exterior de su ventana y el otro extremo
cuelga sobre el suelo. La cuerda tiene una masa de 10 kg y el preso tiene una masa de 70Kg. El gancho
puede aguantar una tensión de 600 N sin desprenderse de la pared. Si la ventana del preso está a 15 m del
suelo. ¿Cuál es la velocidad mínima con la que puede alcanzar el suelo si parte del reposo desde el extremo
superior?
T: Tipler Mosca Física para la Ciencia y la Tecnología Volumen 1 6ª edición. Ed. Reverté
S : Raymond A Serway Física para ciencias e ingenierías Volumen I Sexta edición Ed Thomson
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