DINÁMICA LINEAL EJERCICIOS RESUELTOS DE SECUNDARIA Y PREUNIVERSITARIA PDF
F=m.a es una expresión que constituye la segunda ley de Newton o principio fundamental de la dinámica, cuyo enunciado es el siguiente:
Las fuerzas resultantes son proporcionales a las aceleraciones que producen en el cuerpo al que se aplican. La masa de este cuerpo es la constante de proporcionalidad.
La ecuación fundamental de la dinámica nos permite dar una definición de la unidad de fuerza:
un newton es la fuerza que hay que aplicar a un cuerpo de un kilogramo de masa para que se produzca en él una aceleración de un metro por segundo al cuadrado.
PRIMERA PRACTICA
EJERCICIO 1 :
Si un ladrillo de masa “m” acelera a razón de 3m/s². Calcula su masa si la fuerza con la que se jala dicho ladrillo es de 9N.
A) 1kg
B) 3kg
C) 5kg
D) 4kg
E) 2kg
Rpta. : "B"
EJERCICIO 2 :
Sobre una superficie lisa un bloque de 2kg de masa es empujado por una fuerza constante igual a 6N. Calcula la aceleración que experimenta dicho bloque.
A) 1 m/s²
B) 2 m/s²
C) 3 m/s²
D) 4 m/s²
E) 5 m/s²
Rpta. : "C"
EJERCICIO 3 :
Una maleta es jalada por un niño aplicando una fuerza horizontal, si la maleta de 5kg se mueve en dirección de la fuerza y acelerando a razón de 2,4m/s². Calcula el valor de dicha fuera (considere superficies lisas).
A) 24N
B) 20N
C) 10N
D) 15N
E) 12N
Rpta. : "B"
EJERCICIO 4 :
Sobre un tronco de madera que se encuentra sobre una superficie horizontal lisa. Actúan dos fuerzas de 15N y 7N en direcciones opuestas y horizontal. Sabiendo que el tronco es de 2kg. Calcula la aceleración del dicho tronco.
A) 2 m/s²
B) 1 m/s²
C) 3 m/s²
D) 5 m/s²
E) 4 m/s²
Rpta. : "E"
EJERCICIO 5 :
Si una piedra de 12kg es arrastrado por una fuerza horizontal de 48N. Calcula la aceleración con la que se moverá la piedra.
A) 2 m/s²
B) 1 m/s²
C) 3 m/s²
D) 4 m/s²
E) 5 m/s²
Rpta. : "D"
EJERCICIO 6 :
Un niño empuja un bloque de 5kg hacia la derecha con cierta fuerza, si el bloque acelera a razón de 12m/s². Calcula la fuerza aplicada por el muchacho.
(g = 10m/s²)
A) 6N
B) 60N
C) 600N
D) 300N
E) 120N
Rpta. : "B"
EJERCICIO 7 :
Dos bloques de masas 4kg y 5kg son empujadas imprimiéndoles una aceleración de 4/3 m/s². Calcula el valor de la fuerza aplicada.
A) 6N
B) 9N
C) 12N
D) 15N
E) 27N
Rpta. : "C"
EJERCICIO 8 :
Un sofá es empujado por dos personas siendo la fuerza de cada uno de 15N. Si el sofá es de 30kg. Calcula la aceleración que se producirá si las superficies son lisas.
A) 1 m/s²
B) 2 m/s²
C) 1,5 m/s²
D) 2,5 m/s²
E) 3 m/s²
Rpta. : "A"
SEGUNDA PRACTICA
PREGUNTA 1 :
Toda fuerza resultante sobre un cuerpo genera una
A) velocidad.
B) aceleración.
C) interacción.
D) aumento de velocidad.
E) reacción.
PREGUNTA 2 :
Sea un movimiento acelerado o desacelerado, la fuerza resultante siempre tiene la misma dirección de
A) la velocidad.
B) la aceleración.
C) el movimiento.
D) A y B
E) A y C
PREGUNTA 3 :
Determine el módulo de la aceleración que experimenta un bloque de 5 kg si el módulo de la fuerza resultante que actúa sobre dicho bloque es de 18 N.
A) 3,6 m/s²
B) 3,8 m/s²
C) 4,8 m/s²
D) 5,4 m/s²
E) 1,8 m/s²
PREGUNTA 4 :
Una esfera de 5 kg desciende verticalmente desde gran altura, determine el módulo de la aceleración de la esfera si el aire ejerce una fuerza de resistencia de 15 N.
(g=10 m/s²)
A) 5 m/s²
B) 6 m/s²
C) 7 m/s²
D) 8 m/s²
E) 9 m/s²
PREGUNTA 5 :
Un cuerpo comienza a descender por un plano inclinado, recorriendo con movimiento uniformemente acelerado, 12 m en 4 s.
¿Cuál es el módulo de la fuerza resultante que actúa sobre él durante el descenso si su masa es de 2 kg?
A) 3 N
B) 1,5 N
C) 2,5 N
D) 4,2 N
E) Falta más información
PREGUNTA 6 :
Un bloque de 5 kg de masa es subido por una cuerda con una aceleración de 2 m/s². ¿Cuál es la tensión de la cuerda?
(g=10 m/s²)
A) 60 N
B) 20 N
C) 30 N
D) 50 N
E) 80 N
PREGUNTA 7 :
Un cuerpo desciende por un plano inclinado recorriendo con movimiento uniformemente acelerado 12 m en 4 s. ¿Cuál es la fuerza resultante que actúa sobre él durante el descenso si su masa es de 2 kg?
A) 3 N
B) 1,5 N
C) 2,5 N
D) 4,2 N
E) falta más información
PREGUNTA 8 :
Un cuerpo de 10N es levantado desde el reposo a una altura de 10 m por una fuerza constante de 20N. La velocidad final de la masa en m/s es:
(g=10 m/s²)
A) 100
B) 150
C) 10√2
D) 160
E) 10
PREGUNTA 9 :
Una fuerza al actuar sobre un cuerpo le comunica una aceleración de 2 m/s² y cuando actúa sobre otro cuerpo le comunica una aceleración de 3 m/s². Si la misma fuerza actúa sobre los dos cuerpos juntos, ¿cuál será la aceleración del sistema formado por los dos cuerpos?
A) 5 m/s²
B) 0,5 m/s²
C) 0,2 m/s²
D) 1,2 m/s²
E) 0,8 m/s²
PREGUNTA 10 :
Un bloque de 5 kg de masa es subido por una cuerda con una aceleración de +2j m/s². ¿Cuál es la tensión de la cuerda?
(g=10 m/s²)
A) 60 N
B) 20 N
C) 30 N
D) 50 N
E) 80 N
PREGUNTA 11 :
Una grúa levanta, verticalmente, un automóvil de 2000 kg de masa. Calcule la tensión del cable si el peso es levantado con una rapidez que disminuye 5,0 m/s en cada segundo.
(g=10 m/s² )
A) 4,0×10⁴ N
B) 2,0×10⁴ N
C) 3,0×10⁴ N
D) 2,0×10³ N
E) 1,0×10⁴ N
Rpta. : "E"
PREGUNTA 12 :
Un cuerpo de masa 250 kg está moviéndose horizontalmente en la dirección del eje +X con rapidez de 40 m/s. Si el cuerpo es frenado por una fuerza F horizontal y se detiene luego de recorrer 100 m, calcule la fuerza constante F. Desprecie toda fricción.
A) 1800 N
B) 2000 N
C) 2500 N
D) 1500 N
E) 1600 N
Rpta. : "B"
PREGUNTA 13 :
Una fuerza horizontal de 300 N actúa sobre un bloque de masa 200 kg. Si el bloque se desplaza por una superficie horizontal con una aceleración de 0,5 m/s² , ¿cuál es el coeficiente de rozamiento cinético?
( g=10 m/s² ).
A) 0,15
B) 0,20
C) 0,25
D) 0,30
E) 0,10
Rpta. : "E"
PREGUNTA 14 :
La fuerza de rozamiento es importante para que los coches con ruedas puedan trasladarse. Considere una pista que con la rueda de un auto hace μs=0,7; μk=0,5. ¿Qué máxima aceleración podrá alcanzar el auto en esas condiciones?
( g= 10 m/s² ).
A) 7 m/s²
B) 6 m/s²
C) 5 m/s²
D) 4 m/s²
E) 2 m/s²
Rpta. : "A"
PREGUNTA 15 :
La fuerza de rozamiento es una fuerza que siempre se opone al deslizamiento de un cuerpo sobre otro. Considere un bloque que está a punto de resbalar sobre un plano inclinado. Si luego incrementamos el ángulo de inclinación del plano en 23º, notaremos que el bloque comienza a deslizar con MRUV. Indique la magnitud de la aceleración del bloque.
(μs= 0,75; μk= 0,7 y g=10 m/s² ).
A) 3,8 m/s²
B) 4,6 m/s²
C) 5,15 m/s²
D) 7,25 m/s²
E) 5,5 m/s²
Rpta. : "C"
PREGUNTA 16 :
Un bote se desplaza a través de un río debido a dos fuerzas horizontales que están actuando sobre él. La primera fuerza, de 2000 N de magnitud, es producida por el motor y la otra, de 1800 N de magnitud, es producida por la corriente del río en sentido contrario a su desplazamiento. Si el bote pesa 1000 kg, determine su aceleración.
A) 3,8 m/s²
B) 0,2 m/s²
C) 2,0 m/s²
D) 1,8 m/s²
E) 1,2 m/s²
Rpta. : "B"
PREGUNTA 17 :
El rozamiento es una fuerza que siempre se opone al deslizamiento de un objeto sobre otro; este tipo de fuerza es muy importante en la vida diaria, pues nos permite andar, sostener objetos, y frenar vehículos. Considere que se está descargando bloques sobre un plano inclinado que forma un ángulo de 37° con la horizontal. ¿Cuánto tiempo tardará una carga en recorrer todo el plano si el coeficiente de rozamiento cinético es 0,6 y el plano mide 2,4 m?
A) 1,2 s
B) 1,8 s
C) 3,0 s
D) 2,5 s
E) 2,0 s
Rpta. : "E"
PREGUNTA 18 :
Usualmente el peso tiene la misma magnitud que la fuerza de gravedad; sin embargo, esto no ocurre así cuando el cuerpo se encuentra acelerando; por ejemplo, dentro de un ascensor. Considere que una balanza dentro de un ascensor que acelera hacia arriba registra 800 N de peso para una persona cuya masa es de 50 kg. ¿Cuál será la magnitud de la aceleración del ascensor?
( g=10 m/s² )
A) 5 m/s²
B) 6 m/s²
C) 8 m/s²
D) 10 m/s²
E) 12 m/s²
Rpta. : "B"
PREGUNTA 19 :
Usualmente se considera al peso igual a la fuerza de gravedad, pero esto ocurre solamente cuando el cuerpo está en equilibrio, y no cuando el cuerpo tiene aceleración. Por ejemplo, en un ascensor que acelera hacia arriba nos sentimos más pesados que lo habitual, es decir, la balanza registra un mayor valor que la fuerza de gravedad. Análogamente, cuando el ascensor acelera hacia abajo, sentimos que nuestro peso disminuye. Tomando en cuenta la información, si una persona de 60 kg permanece en pie sobre una balanza en un ascensor, ¿cuál será su peso? Considere que el ascensor acelera hacia abajo con 2 m/s²
( g= 10 m/s² ).
A) 720 N
B) 700 N
C) 600 N
D) 480 N
E) 420 N
Rpta. : "D"
PREGUNTA 20 :
Aunque va en contra del sentido común y la intuición, un cuerpo puede moverse sin necesidad de aplicarle una fuerza en dirección de su movimiento; esto debido a una propiedad que tienen los cuerpos llamada inercia. Por ejemplo, consideremos un bloque de 1,8 kg lanzado sobre el piso que tiene con el bloque un coeficiente de rozamiento de 0,5; luego de haberlo soltado notamos que el bloque sigue moviéndose y se detiene logrando recorrer una distancia de 3,6 m. ¿Con qué rapidez se lanzó el bloque?
(g= 10 m/s² ).
A) 2 m/s
B) 4 m/s
C) 5 m/s
D) 7 m/s
E) 6 m/s
Rpta. : "E"
DINÁMICA
Establece la leyes generales que rigen los movimientos de los cuerpos.
INERCIA
La comparación de los resultados de la acción de una misma fuerza sobre cuerpos diferentes conduce a la noción de la inercia de los cuerpos.
La inercia caracteriza la propiedad de los cuerpos materiales de cambiar más rápido o más lentamente la velocidad de su movimiento bajo la acción de las fuerzas aplicadas.
La masa del cuerpo (m) es una magnitud física escalar que es la medida cuantitativa de la inercia del cuerpo.
En mecánica se considera que la masa es constante para cada cuerpo dado, osea no depende de la velocidad del cuerpo cuando es pequeña comparada con la velocidad de la luz.
SEGUNDA LEY DE NEWTON
Toda fuerza resultante no nula que actúa sobre un cuerpo de masa constante le comunica una aceleración resultante, que tiene la misma dirección y sentido que la fuerza resultante, siendo su valor directamente proporcional al valor de la fuerza resultante e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
FUERZA DE GRAVEDAD
Es la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra (planeta) sobre un cuerpo que se encuentra en sus cercanías.
Su dirección es vertical y hacia abajo (señala hacia el centro de la Tierra).
Su punto de aplicación es el centro de gravedad del cuerpo.
P=mg
Si un cuerpo está en caída libre, la única fuerza que actúa sobre él es su peso.
APLICACIÓN DE LA SEGUNDA LEY DE NEWTON
MOVIMIENTO RECTILÍNEO
Para este caso la aceleración es paralela a la trayectoria rectilínea y en éste caso se recomienda descomponer las fuerzas en una componente paralela y perpendicular a la trayectoria rectilínea.
MOVIMIENTO CIRCULAR
La fuerza resultante se descompone en componentes radial (fuerza centrípeta) y tangencial (fuerza tangencial).
Las fuerzas sobre el cuerpo también se descompone en componentes radiales y tangentes.
La fuerza centrípeta es la componente radial de la fuerza resultante.
Su papel es desviar continuamente al cuerpo del camino rectilíneo que recorrería por inercia en ausencia de la fuerza actuante.
La fuerza centrípeta es la suma de las fuerzas radiales y genera a la aceleración centrípeta y por lo tanto cambia la dirección de la velocidad tangencial para que el cuerpo pueda girar.
La componente tangencial de la fuerza resultante es la suma de las fuerzas tangenciales y produce a la aceleración tangencial
LA ACELERACIÓN EN LOS AUTOS
Generalmente, en las especificaciones de los motores nos encontramos con dos conceptos, potencia y torque, sin embargo, pese a ser algo de lo que todos hablamos, la verdad es que son poco entendidos por la gente en general.
El torque podríamos llamarlo como la fuerza que aplica el motor, a mayor torque que le pidamos a un motor, mayor será la fuerza que este transmite a las ruedas.
Esa fuerza es la que hace que el vehículo salga del reposo y acelere. Entre mayor sea la fuerza mayor será la aceleración, es decir, entre mayor sea el torque, mayor será la aceleración del vehículo. La potencia se refiere a la velocidad con que es aplicada una fuerza o el torque, así, si tenemos dos motores generando el mismo torque, el motor que lo aplica a mayores revoluciones por minuto, tiene más potencia.
La influencia del torque y de la potencia en la velocidad del vehículo está dada en la aceleración.
Por ejemplo, un vehículo más potente acelerará de 0 a 100 km/h en un menor tiempo que el motor menos potente. Por ejemplo, aproximadamente, un vehículo deportivo alcanza los 100 k/h en 6 segundos, mientras que un vehículo familiar lo hace en 11 segundos.
El límite de la velocidad de un vehículo se alcanza cuando la fuerza que ejerce el motor iguala a las fuerzas que se oponen al avance del mismo, como el peso del vehículo en una pendiente, la resistencia del aire y la fricción de los componentes del automóvil. Así, que un motor más potente sí permite alcanzar mayores velocidades.