TRABAJO PRÁCTICO N 2: VECTORES Y FUERZAS

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Texto completo

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Física - Profesorado Técnico - 2010 Página 1

PROFESORADO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA DE LA MODALIDAD TÉCNICO

PROFESIONAL EN CONCURRENCIA CON EL TÍTULO DE BASE.

ESPACIO CURRICULAR: FÍSICA

AÑO: 2010

PROFESORES: BERTONI, JUAN; CATALDO, JORGE; GARCÍA, MIGUEL Y SÁNCHEZ,

CLAUDIA.

TRABAJO PRÁCTICO N ° 2:

VECTORES Y FUERZAS

PRIMERA PARTE:

1) Las fuerzas se reconocen por sus efectos !!!!

Analizar los siguientes fenómenos y determinar si los efectos producidos por una fuerza, obedecen a cambio en su velocidad o en su forma (deformación)

a) Patear una pelota

b) Dar un golpe fuerte en la mesa

c) Estirar una banda elástica con la mano d) Soplar una pluma

e) Tirar un carro por medio de una soga

2) Define dos ejemplos en que visualices el Principio de Interacción o 3° Ley de Newton

3) Pateando una pelota.

a) Cuando se patea una pelota, una vez libre en el aire, ¿por qué regresa a la tierra? b) La fuerza que ejerce el pie, ¿acompaña el movimiento de la pelota?

c) ¿Actúan otras fuerzas sobre la pelota cuando está en el aire? d) ¿Quién o quienes ejercen las fuerzas sobre la pelota?

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4) Respondemos en relación con la fuerza peso.

a) ¿Pesamos lo mismo en cualquier parte de la superficie terrestre? b) ¿Pesan los globos aerostáticos?

c) ¿Pesan los satélites?

d) ¿Por qué caen los cuerpos? ¿Por qué la luna “no se cae” y gira alrededor del planeta tierra?

5) Hablemos de las fuerzas de contacto….

a) ¿Por qué las monedas se hunden en el agua y los barcos no?

b) A ver éstas fuerzas !!!

1) Si la fuerza peso nos atrae hacia el centro del planeta, ¿por qué no estamos todos sumergidos en el líquido y más cálido interior de la tierra?

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c) ¿Podemos moverlo?

1) Ejerza una pequeña fuerza horizontal sobre un armario. ¿Por qué permanece en reposo?

2) Según el principio de interacción, debe existir alguna fuerza ejercida por el piso que compense la fuerza que usted ejerce. ¿Cuál es la dirección y el sentido de esta fuerza?

d) Analizar en los siguientes gráficos, las distintas fuerzas que se aplican.

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6) Grafica y resuelve.

a) ¿Cuál es la resultante entre dos fuerzas de igual dirección y sentido de 30 kg y 72 kg, respectivamente?

b) Se aplica a un cuerpo dos fuerzas de igual dirección pero de sentido contrario, de 42 kg y 108 kg respectivamente, ¿Cuál es el valor de la resultante?

c) Calcula el valor de la resultante de dos fuerzas de 4 N y 3 N , perpendiculares entre ellas. d) Dos fuerzas de módulo de 3 kg y 5 kg, forman un ángulo de 60° . Hallar la resultante y la

recta de acción de la misma.

e) Realiza el mismo análisis, en el caso en que las fuerzas estén separadas a 30° , y sus módulos sean de 15 kg y 40 kg , respectivamente.

7) Ejemplifica, con casos cotidianos, el Principio de Inercia o 1° Ley de Newton.

8) Analicemos el Principio de masa o 2° Ley de Newton, determinando en los siguientes esquemas, las fuerzas que actúan sobre los cuerpos.

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SEGUNDA PARTE:

I. ¿Puede ser negativo un escalar? ¿Puede ser negativo el módulo de un vector? ¿Puede ser negativa la

componente de un vector?

II. Considerar los desplazamientos determinado por las dos diagonales de esta página, uno desde la

esquina inferior-izquierda a la superior-derecha, el otro desde la esquina inferior-derecha a la superior-izquierda. ¿Son iguales los módulos de estos dos vectores? ¿Son iguales los vectores?

III. ¿Existe alguna diferencia entre un vector posición y un desplazamiento?

Resolver

1. Cinco vectores tienen el mismo módulo y están situados en un mismo plano, sus ángulos con la parte

positiva del eje x son: 0°, ± 72°, ± 144°. Determinar gráficamente su suma.

2. Un avión avanza en línea recta 200Km, siguiendo una dirección de 30° al este del norte.

¿Cuánto se aleja el avión hacia el norte y cuánto hacia el este del punto de partida?

3. Un automóvil se desplaza 30Km al este de una autopista y luego toma la dirección norte avanzando

40Km antes de detenerse. Calcula el módulo del vector desplazamiento; y la orientación de éste, respecto del punto de partida del auto.

4. Un camión de reparto hace los siguientes desplazamientos sucesivos: 1,37km al sureste, 0,87km al norte

y 2,12km a 17° al norte del oeste. Determina: el módulo y dirección del desplazamiento resultante.

5. Al explotar una cueva una espeleóloga aficionada, comienza en la entrada y recorre las siguientes

distancias: se desplaza 70m al norte; 250m al este; 125m en un ángulo de 40° al norte del este y 150m al sur. ¿Cuál fue la distancia que recorrió la espeleóloga? ¿Cuál es la posición a la que se encuentra desde la entrada de la cueva?

6. Una persona camina a lo largo de una trayectoria circular de 5m de radio. a) Dibuje el vector

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Física - Profesorado Técnico - 2010 Página 6 caminado en cada caso? c) ¿Cuál es el módulo del desplazamiento después de haber efectuado cuarta vuelta, y después de haber dado una vuelta completa?

7. Sí tres fuerzas actúan sobre un cuerpo, para que éste se desplace.

Determina el valor de la fuerza o las fuerzas que le aplicarías al cuerpo para que este se detenga. Realiza el diagrama de cuerpo libre.

IV. Analiza: puede el valor de la tensión que se necesita para sostener el bloque depender del ángulo que

forme ésta, con la horizontal. Sí P = 150N; justifica.

TERCEERA PARTE:

1. ¿Cuál es la aceleración maxima que puede adquirir un corridor, si la fricción entre los pies y el pavimento es del 90% de su peso?

2. ¿Cuál es la aceleración de un bloque de cement de 40 kg, al tirar de él lateralmente con una fuerza neta de 200N?

3. ¿Cuál es la aceleración de una cubeta con 20 kg de cemento de la cual se tira verticalmente hacia arriba con una fuerza de 300 N?

4. ¿Cuánta aceleración tiene un Jumbo 747 con 30.000 kg de masa, al despegar, cuando el empuje de cada uno de sus cuatro motores es de 30.000 N?

5. Se ve que dos cajas aceleran igual cuando se aplica una fuerza F a la primera y se aplica 4F a la segunda. ¿Cuál es la relación entre sus masas?

6. Un bombero de 80 kg de masa se desliza por un poste vertical con una aceleración de 4 m/s2 ¿cuál es la fuerza de fricción entre el poste y el bombero?

F1= 50N ; θ= 20°

F2= 70N ; γ= 30°

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7. ¿Cuál será la aceleración de un paracaidista cuando aumenta la Resistencia del aire hasta la mitad de su peso?

8. Al acelerar cerca del final de una carrera, un corridor de 60 kg de masa pasa de una rapidez de 6 m/s a otra de 7 m/s en 2 s.

a) ¿Cuál es la aceleración promedio del corredor en ese tiempo?

b) Para aumentar su rapidez el corredor produce una fuerza sobre el suelo dirigida hacia atrás y en consecuencia el suelo lo impulsa hacia adelante proporcionándole la fuerza necesaria para la aceleración ¿ Cuál es esta fuerza promedio?

9. Al entrar en órbita un astronauta tiene 55 kg de masa. Al estar en órbita, con una medición se determina que una fuerza de 100 N hace que se mueva con una aceleración de 1.90 m/s2 . Para recobrar su peso inicial ¿debe ponerse dieta o comenzar a comer más?

10. Un boxeador golpea una hoja de papel en el aire y la pasa del reposo a una rapidez de 25 m/s en 0.05 s. Si la masa del papel es de 0.003 kg ¿qué fuerza ejerce el boxeador sobre ella?

11. Si te paras junto a un muro, sobre una patineta sin fricción, y empujas el muro con 30 N de fuerza ¿qué empuje tiene la pared sobre ti? Si tu masa es de 80 kg ¿Cuál será tu aceleración?

12. Si las gotas de lluvia caen verticalmente con una rapidez de 3 m/s y vas corriendo a una rapidez de 4 m/s ¿con qué rapidez golpearán tu cara?

13. Sobre un bloque de 2 kg de masa actúan dos fuerzas de 3 y 4 N, las cuales forman un ángulo recto. ¿Cuánta aceleración producen?

14. La barra del dibujo se encuentra en equilibrio. Su peso es de 80 kgf y su longitud es de 8 m. Encontrar las fuerzas ejercidas sobre la barra en los puntos A y B (Alonso & Finn, página 73)

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