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Guía práctica
Dinámica I: fuerza y leyes de Newton
Física
Estándar Anual
Nº__
Ejercicios PSU
Para esta guía considere que la magnitud de la aceleración de gravedad (g) es 10
1.
2.
GUICES016CB32-A16V1
m
.
s2
Respecto a la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
es positiva si el cuerpo se mueve aumentando su velocidad.
si es nula, el cuerpo está en reposo o experimenta una velocidad constante.
corresponde a la resultante de la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el
cuerpo.
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo I y II
Solo II y III
I, II y III
Sobre un cuerpo P se aplica una fuerza de magnitud F, paralela a la superficie, produciendo una
aceleración Q. Si se aumenta la fuerza aplicada, entonces es correcto afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
3.
Ciencias Básicas
Programa
la aceleración que experimenta el cuerpo aumenta.
la aceleración que experimenta el cuerpo disminuye.
el peso del cuerpo aumenta.
la fuerza normal que actúa sobre el cuerpo aumenta.
el peso del cuerpo disminuye.
¿Cuál es la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo de masa 4 [kg], si la aceleración
que experimenta tiene una magnitud de 20 m2 ?
s
A)
B)
C)
D)
E)
0,2 [N]
4,0 [N]
5,0 [N]
20,0 [N]
80,0 [N]
Cpech
1
Ciencias Básicas Física
4.
Al ser empujado, un auto de 500 [kg] de masa se mueve sobre un plano horizontal, de acuerdo al
gráfico de rapidez v, en función del tiempo t, de la figura.
v
[ ms ]
10
2
t [s]
¿Cuál es el módulo de la fuerza neta que actúa sobre el auto?
A)
B)
C)
5.
0,5 [kN]
1,0 [kN]
2,0 [kN]
D)
E)
2,5 [kN]
3,5 [kN]
Sobre una caja de 2 [kg] de masa, apoyada sobre una superficie horizontal lisa, actúan dos
fuerzas horizontales, tal como indica la figura.
12 [N]
2 [kg]
4 [N]
Considerando lo anterior, ¿cuál es la magnitud de la aceleración de la caja?
6.
2
A)
3
m
s2
D)
8
m
s2
B)
4 m2
s
E)
12
m
s2
C)
6
m
s2
Respecto de las fuerzas de acción y reacción, ¿cuál(es) de las siguientes proposiciones es (son)
correcta(s)?
I)
II)
III)
La fuerza de acción actúa primero, inmediatamente después aparece la reacción.
Acción y reacción siempre actúan sobre cuerpos distintos.
Acción y reacción siempre actúan en distinta dirección.
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo III
Solo I y II
Solo I y III
Cpech
GUÍA PRÁCTICA
7.
La figura adjunta muestra los cuerpos p y q, de masas mp y mq respectivamente, sobre una
superficie horizontal.
Np
p
g
q
Nq
Si Np y Nq son las magnitudes de la fuerza normal que actúa sobre los cuerpos p y q, respectivamente,
entonces es correcto afirmar que
8.
I)
II)
III)
Np = mp g
Nq = Np
Nq = mq g
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo III
Solo I y II
Solo I y III
Para mover una caja de 12 [kg] que se encuentra en reposo sobre un plano horizontal, se le
m
aplica una fuerza constante y paralela al plano, que le produce una aceleración neta de 0,4 2 .
s
El módulo de la fuerza ejercida sobre la caja y la distancia que recorre en 5 [s], a partir del instante
de aplicación de la fuerza, son respectivamente
A)
B)
C)
D)
E)
9.
30,0 [N] y 2 [m]
30,0 [N] y 10 [m]
4,8 [N] y 4 [m]
4,8 [N] y 5 [m]
4,8 [N] y 12 [m]
Sabiendo que el peso de un cuerpo se calcula como el producto entre su masa y la aceleración de
gravedad del lugar, y que cuando la masa se encuentra expresada en kilogramos y la aceleración de
metros
gravedad en segundos2 el peso se expresa en la unidad newton, si un cuerpo pesa 500 newtons
en la superficie de la Tierra, ¿cuál es la masa de dicho cuerpo?
A)
B)
C)
D)
E)
5 [kg]
10 [kg]
50 [kg]
500 [kg]
5.000 [kg]
Cpech
3
Ciencias Básicas Física
10.
En el gráfico de rapidez v, en función del tiempo t de la figura, se representan dos objetos, A y B,
de masas mA y mB respectivamente.
v
[ ms ]
9
A
6
B
4
t [s]
Si sobre ambos cuerpos actúan fuerzas iguales, ¿cuál es la relación mA : mB?
A)
B)
C)
D)
E)
11.
Un astronauta viaja al planeta "Triptón", donde la aceleración de gravedad es la quinta parte que
en la Tierra. Si en la Tierra tiene masa “m” y peso “p”, en dicho planeta su masa y peso serán,
respectivamente
A)
5m y 5p.
B)
m y p.
C)
m y p.
5
m y p.
5
m y p.
5
5
D)
E)
12.
1:3
2:3
3:3
3:2
3:1
Un objeto de masa m = 12 [kg] se encuentra suspendido de una cuerda delgada, tal como muestra
la figura.
m
El módulo de la fuerza neta sobre él es
A)
B)
C)
D)
E)
4
Cpech
–120 [N]
–12 [N]
0 [N]
12 [N]
120 [N]
GUÍA PRÁCTICA
13.
Un cuerpo se mueve sobre una superficie sin roce, tal como indica el gráfico adjunto de velocidad
v en función del tiempo t.
v
t
Si la masa del cuerpo es constante, entonces es correcto afirmar que la fuerza neta que actúa
sobre él
A)
B)
C)
D)
E)
14.
aumenta en el tiempo.
disminuye en el tiempo.
es constante.
es nula.
es negativa.
Un cuerpo es sometido a un experimento físico cuyos resultados se expresan en el gráfico adjunto,
donde se representa la magnitud de la aceleración a experimentada por el cuerpo, en función de
la magnitud de la fuerza F aplicada.
a
[ ms ]
2
10
20
F [N]
Considerando la información contenida en el gráfico, ¿cuál es el valor de la masa del cuerpo?
A)
B)
C)
D)
E)
15.
0,5 [kg]
1,0 [kg]
2,0 [kg]
20,0 [kg]
200,0 [kg]
Un cuerpo de masa m se desliza sobre una mesa horizontal sin roce, con una aceleración
constante a. En estas condiciones, el módulo de la fuerza normal que actúa sobre el cuerpo es
que el módulo de su peso. De las siguientes alternativas, aquella que completa la
oración correctamente es
A)
B)
C)
D)
E)
mayor
mayor o igual
igual
menor
menor o igual
Cpech
5
Ciencias Básicas Física
16.
En la siguiente figura se muestran dos bloques sobre una superficie, unidos mediante una cuerda,
y en donde a , b , c , d y e son vectores que representan algunas de las fuerzas que actúan
sobre el sistema.
a
e
b
c
d
En el diagrama, la fuerza normal está representada por el vector
A)
a
B)
b
C)
c
D)
d
E)
e
17.
Al aplicar sobre un cuerpo una fuerza de magnitud 200 [N], paralela a la superficie, produce en
m
él una aceleración de magnitud 4 2 . Considerando que no existe roce, ¿cuál es la magnitud de
s
la aceleración que adquiere el cuerpo si se aplica, además, otra fuerza de 50 [N], en la misma
dirección pero en sentido contrario a la anterior?
A)
B)
C)
5
m
s2
D)
8
m
s2
E)
10
m
s2
18.
Considerando el significado de la 1ª ley de Newton (ley de inercia), es correcto afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
6
m
s2
m
3 2
s
2
Cpech
sobre una misma superficie, un cuerpo de mayor masa que otro experimenta una menor
aceleración, al aplicárseles a ambos una misma fuerza.
sobre una misma superficie, un cuerpo de mayor masa experimenta una fuerza normal de
mayor módulo.
si un cuerpo se mueve con velocidad constante, la fuerza neta sobre él es nula.
toda fuerza genera una reacción.
si la fuerza neta sobre un cuerpo no es nula, el cuerpo experimenta una aceleración.
GUÍA PRÁCTICA
19.
La figura adjunta muestra las fuerzas que ejercen Juan, Carlos y Claudio, sobre una caja de masa
10 [kg] que se encuentra inicialmente en reposo sobre una superficie horizontal sin roce.
10 [N]
40 [N]
30 [N]
Respecto de esta situación, es INCORRECTO afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
20.
la aceleración que experimenta la caja es nula.
la fuerza normal que actúa sobre la caja es nula.
la fuerza neta que actúa sobre la caja es nula.
la velocidad que experimenta la caja es nula.
la fuerza horizontal resultante que actúa sobre la caja es nula.
El sistema de la figura muestra dos bloques, p y q, unidos mediante una cuerda inextensible que
pasa por una polea, ambas de masa despreciable, y en donde T es el módulo de las tensiones en
la cuerda.
p
T
2 [kg]
T
8 [kg] q
Despreciando el roce, en el sistema es correcto afirmar que
I)
III)
el módulo de la fuerza normal sobre el bloque p es 20 [N].
m
la magnitud de la aceleración del bloque q es 8 2 .
s
el módulo de la tensión T en el extremo de la cuerda que sostiene el bloque q es 16 [N].
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
II)
21.
D)
E)
Solo II y III
I, II y III
Un hombre de 70 [kg] se encuentra de pie sobre una pesa (báscula) dentro de un ascensor. La
pesa registra la magnitud de la fuerza en newtons ejercida sobre ella por cualquier objeto que se
coloque encima. Respecto a lo anterior, es correcto afirmar que
m
I) la lectura de la pesa será de 826 [N] si el ascensor sube con una aceleración de 1,8 s2 .
II) la lectura de la pesa será de 574 [N] si el ascensor baja con una aceleración de 1,8 m2 .
s
III) si el ascensor sube con velocidad constante, la lectura de la pesa será mayor a 700 [N].
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
I, II y III
Cpech
7
Ciencias Básicas Física
22.
Considerando el problema anterior, ¿cuál será la lectura de la pesa si el ascensor baja aumentando
m
, en cada segundo?
su rapidez en 10
s
A)
B)
C)
23.
0,0 [N]
0,7 [N]
7,0 [N]
D)
E)
70,0 [N]
700,0 [N]
Tres bloques, de masas m1 = 10 [kg], m2 = 20 [kg] y m3 = 30 [kg], están unidos mediante cuerdas
inextensibles y de masa despreciable, sobre una superficie sin roce, tal como lo muestra la figura.
m1
m2 T3 T4
T1 T2
m3
F
Si se aplica una fuerza horizontal F de magnitud 60 [N], y considerando que T1, T2, T3 y T4 son las
tensiones en las cuerdas, es correcto afirmar que
24.
I)
II)
III)
m
el módulo de la aceleración del bloque de masa m2 es 1 s2 .
el módulo de la tensión T1 es 10 [N].
el módulo de la tensión T3 es 30 [N].
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
I, II y III
El sistema de la figura muestra dos bloques, A y B, de masas mA y mB respectivamente, unidos
mediante una cuerda inextensible que pasa por una polea, ambas de masa despreciable.
A
mA = 7 [kg]
B
mB = 3 [kg]
Considerando que no hay fricción entre las superficies en contacto, ¿cuál es el módulo de la
aceleración del cuerpo B?
8
A)
m
3 s2
D)
B)
4
m
s2
E)
C)
7
m
s2
Cpech
10 m2
s
m
12 2
s
GUÍA PRÁCTICA
25.
Respecto del sistema de la pregunta anterior, suponiendo que existe espacio suficiente, y tomando
en cuenta la aceleración calculada anteriormente, ¿qué distancia recorre el cuerpo A al cabo de
2 segundos, considerando que partió del reposo?
A)
B)
C)
4 [m]
6 [m]
8 [m]
D)
E)
12 [m]
14 [m]
Tabla de corrección
Ítem
Alternativa
Habilidad
1
Comprensión
2
Comprensión
3
Aplicación
4
Aplicación
5
Aplicación
6
Comprensión
7
ASE
8
Aplicación
9
Aplicación
10
Aplicación
11
Comprensión
12
Comprensión
13
Comprensión
14
Aplicación
15
Reconocimiento
16
Reconocimiento
17
Aplicación
18
Reconocimiento
19
Comprensión
20
Aplicación
21
ASE
22
Aplicación
23
ASE
24
Aplicación
25
Aplicación
Cpech
9
Ciencias Básicas Física
Resumen de contenidos
Fuerza
Interacción entre dos o más cuerpos, que puede causar
cambios en sus estados de movimiento o reposo. Es
una magnitud vectorial.
Sus unidades son
S.I.: [newton] = [N]
C.G.S.: [dina]
La fuerza neta es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo o sistema.
Matemáticamente: F neta = F 1 + F 2 + F 3 +...
Masa
Es la cantidad de materia que compone un cuerpo. Es una magnitud escalar, se simboliza por m, se
considera constante y se mide con un instrumento llamado balanza.
Sus unidades son
S.I.: [kg]
C.G.S.: [g]
Peso
Es la fuerza con que los cuerpos masivos (como los planetas) atraen a otros cuerpos hacia su centro.
Es una magnitud vectorial, se simboliza por P y su valor es variable. Se calcula como:
P =m·g
El peso es un vector que siempre apunta hacia el centro del planeta y se mide con un instrumento
llamado dinamómetro.
Sus unidades son
S.I.: [newton] = [N]
C.G.S.: [dina]
m
P = mg
10
Cpech
GUÍA PRÁCTICA
Leyes de Newton
1.
Ley de inercia: “Si un cuerpo se mueve en línea recta y con velocidad constante (MRU), o
se encuentra en reposo, entonces se puede afirmar que la fuerza neta que actúa sobre él es
cero”.
2.
Ley fundamental de la dinámica: “Si un cuerpo acelera (su velocidad cambia constantemente
en el tiempo), se puede afirmar que la fuerza neta sobre él es distinta de cero”.
Matemáticamente, esta ley puede expresarse como
Fneta = m · a
Según esta definición, las unidades de fuerza son
S.I.:
3.
kg · m
= [newton] = [N]
s2
g · cm
= [dina]
s2
C.G.S.:
Fuerza de
reacción
Ley de acción y reacción: “Si un cuerpo
A ejerce una fuerza (acción) sobre un
cuerpo B, entonces el cuerpo B ejerce una
fuerza en respuesta, de igual módulo y
dirección, pero de sentido contrario sobre
el cuerpo A (reacción)”.
Fuerza
de acción
Características de las fuerzas de acción y reacción:
1.
2.
3.
4.
5.
Poseen igual módulo
Poseen igual dirección
Poseen sentidos opuestos
Son simultáneas
Actúan sobre cuerpos distintos
Tensión
La tensión es cualquier
fuerza transmitida a través de
una cuerda o cable.
Las tensiones aparecen en
pares y son contrapuestas,
es decir, poseen sentidos
opuestos; en una misma
cuerda, las tensiones poseen
igual módulo.
T1
T
T
T2
mg
T1 = T2
Cpech
11
Ciencias Básicas Física
Fuerza normal
La normal es una fuerza de reacción que actúa sobre todo cuerpo que descansa sobre una
superficie; es ejercida por la superficie sobre el cuerpo. Si la superficie es horizontal, el módulo
de la fuerza normal toma el mismo valor del módulo del peso del cuerpo, es decir N = mg
Sus unidades son
S.I.: = [newton] = [N]
C.G.S.: [dina]
N = mg
m
Peso = mg
Cuando la superficie es horizontal
Sumatoria vectorial de fuerzas: ejemplos
Fuerza resultante
Fuerza resultante
FR
F1
F2
F1
FR
F2
F1
F2
Registro de propiedad intelectual de Cpech.
Prohibida su reproducción total o parcial.
12
Cpech