Preguntas y problemas de física

1. DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA
FÍSICA
HOJA DE TRABAJO 8
LEYES DE NEWTON
PREGUNTAS
NOMBRE.....................................................FECHA…….………….. PARALELO…………..
1. Si una partícula no experimenta aceleración, entonces necesariamente:
a) no existe fuerza alguna actuando sobre ella
b) está en reposo
c) la trayectoria es curvilínea
d) la rapidez es variable
e) la fuerza neta es nula
2. En el diagrama de cuerpo libre se representan:
a) las fuerzas que realiza el cuerpo sobre el medio que le rodea
b) las fuerzas externas que se aplican sobre el cuerpo
c) todas las fuerzas internas
d) solo las fuerzas de contacto
e) solo el peso y la normal
3. Un pequeño cuerpo de masa 𝑚 se encuentra en el interior de un embudo giratorio. El coeficiente
de rozamiento entre el cuerpo y el embudo es 𝜇, si el cuerpo describe una circunferencia
horizontal de radio 𝑅, y no existe tendencia a salirse de la misma, entonces la fuerza centrípeta
que actúa sobre el cuerpo tiene una magnitud igual a:
a) 𝜇𝑚𝑔
b) 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛 𝜃
c) 𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃
d) 𝑚𝑔 𝑡𝑎𝑛 𝜃
e)
𝑚𝑔
𝜇
4. Un cuerpo de masa 𝑚 se encuentra sujeto mediante una cuerda al techo de un elevador. La
magnitud de la tensión de la cuerda es máxima, cuando el elevador:
a) sube con velocidad constante
b) baja con velocidad constante
c) sube con aceleración constante
d) baja con aceleración constante
e) sube o baja con aceleración constante
5. La fuerza centrípeta que actúa sobre una partícula que describe una circunferencia vertical:
a) es independiente del radio de la circunferencia
b) siempre permanece constante en magnitud
c) es la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre la partícula
d) es la sumatoria de todas las fuerzas que actúan en el eje normal
e) es la sumatoria de todas las fuerzas que actúan en el eje tangencial
6. Un bloque sube sobre un plano rugoso e inclinado un ángulo 𝛼. Las fuerzas que actúan sobre
el bloque mientras está subiendo son:
a) la gravedad y el coeficiente de rozamiento dinámico
b) el peso y el coeficiente de rozamiento estático
c) el peso, la normal y la fuerza de rozamiento
d) la normal y el peso
e) la normal y la fuerza de rozamiento
𝜃
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FÍSICA
7. Si el conjunto de bloques A y B de la figura, se mueve con
velocidad constante y el coeficiente de rozamiento entre A y B
es 𝜇2 y entre B y el suelo es 𝜇1. Seleccione la afirmación
correcta:
a) la freA/B
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ está dirigida a la derecha
b) la freA/B
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ está dirigida a la izquierda
c) la freA/B
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ es nula
d) el bloque A resbala hacia la izquierda
e) la NB/A
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ está dirigida hacia abajo
8. En la figura: 𝐹 = 20 N, 𝑚 = 1 kg y 𝜇 = 0,4. La magnitud de la normal es igual a:
a) 0 N
b) 10 N
c) 15 N
d) 18 N
e) 20 N
9. Si el bloque 𝐴 de la figura se desplaza sobre una superficie horizontal con MRU, bajo la acción
de las fuerzas 𝐹1 y 𝐹2, se puede afirmar que:
a) las fuerzas 𝐹1 y 𝐹2 son de acción y reacción
b) las fuerzas 𝐹1 y 𝐹2 son internas
c) la fuerza neta sobre el bloque es nula
d) la fuerza neta es perpendicular a la superficie
e) la fuerza de rozamiento se dirige hacia la izquierda
10. De las siguientes afirmaciones, elija la afirmación correcta:
a) siempre que fuerzas externas actúen sobre un cuerpo, este acelerará
b) un cuerpo que se mueve por una trayectoria circular con rapidez constante está en equilibrio
c) un cuerpo puede empezar a moverse si la fuerza neta que actúa sobre él es nula
d) un cuerpo puede moverse si la fuerza neta es nula
e) la fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento de los cuerpos
11. Un futbolista patea un balón. El balón acelera hacia adelante. Sin embargo, el futbolista no
acelera hacia atrás. Esto se debe a que:
a) sobre el futbolista no se ejerce ninguna fuerza
b) durante el impacto, la fuerza ejercida sobre el balón tiene una magnitud mayor que la
magnitud de la fuerza ejercida sobre el futbolista
c) el futbolista tiene mayor masa que el balón
d) la fuerza del impacto es significativa para el futbolista, pero despreciable para el balón
e) la fuerza del impacto es significativa para el balón, pero despreciable para el futbolista
12. En la figura, las poleas y las cuerdas son ideales. Las cajas
son idénticas (𝑚1 = 𝑚2) y se mantienen en reposo debido
a la acción de 𝑭𝟏 y 𝑭𝟐. Es correcto afirmar que:
a) 𝐹2 = 𝐹1
b) 𝐹2 = 2𝐹1
c) 𝐹2 = 3𝐹1
d) 𝐹2 =
1
2
𝐹1
e) 𝐹2 = −𝐹1
𝑚𝑜𝑣
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3. 13. Para una persona bajando con velocidad constante, sobre una rampa inclinada 30° con la
horizontal, es correcto afirmar que la:
a) fuerza de rozamiento es nula
b) normal de contacto es igual al peso solo en magnitud
c) persona se encuentra con aceleración tangencial constante no nula
d) persona tiene aceleración normal constante no nula
e) persona se encuentra en equilibrio
14. En el sistema de la figura, µ es el coeficiente de rozamiento, el bloque no se mueve. La magnitud
de la fuerza de rozamiento que actúa sobre el bloque es igual a:
a) 𝐹
b) µ𝑚𝑔
c) 𝐹 𝑐𝑜𝑠 𝜃
d) 𝑚𝑔 𝑡𝑎𝑛𝜃
e) 𝐹 𝑠𝑒𝑛 𝜃
15. Un pequeño objeto de masa 𝑚 atado al extremo de una cuerda describe una trayectoria circular
horizontal. Si el módulo de la tensión de la cuerda es constante, entonces es un:
a) MCUVA
b) MCUVR
c) MCU
d) MCVA
e) MCVR
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LEYES DE NEWTON
PROBLEMAS
1. Los tres bloques A, B y C de 4 kg, 2 kg y 1 kg, respectivamente, están juntos sobre una superficie
sin rozamiento. Si se le aplica una fuerza 𝐹 sobre el cuerpo A, todo el sistema se mueve con
una aceleración constante de 2 m/s2
. Determine: a) la magnitud de la fuerza 𝐹, b) la magnitud
de la fuerza que ejerce el cuerpo A sobre B, y c) la magnitud de la fuerza que ejerce B sobre C.
𝑅: 𝑎)14 N, 𝑏) 6 N, 𝑐) 2 N
2. Un camión que se mueve por una carretera recta e inclinada 15º sobre la horizontal, lleva un
bulto cuyo peso es 1000 N. El coeficiente de rozamiento entre el bulto y el camión es 0,5. Si el
bulto no se mueve con respecto al camión. Determine la magnitud de la fuerza de rozamiento
que actúa sobre el bulto, mientras el camión baja con rapidez constante.
R: 258,8 N
3. Sobre una resbaladera de longitud 5 m e inclinada 30° con respecto a la horizontal, un niño
resbala desde el reposo. Determine el coeficiente de rozamiento entre la resbaladera y el niño,
para que este llegue al final de la misma, con una rapidez de 1 m/s.
𝑅: 0,57
4. Sobre una carretera recta horizontal, un camión parte del reposo y se mueve 10 s con
aceleración constante, durante dicho tiempo, un péndulo sujeto a la parte posterior se desvía 5°
de la vertical. Determine la longitud recorrida por el camión en los 10 s.
𝑅: 43,74 m
5. Dos cuerpos de masas 𝑚1 y 𝑚2 (𝑚1 > 𝑚2) se dejan caer simultáneamente desde la misma
altura ℎ hasta el piso. La fuerza de rozamiento 𝑓𝑟 que el aire ofrece a los dos cuerpos es la
misma y se mantiene constante (𝑓𝑟 < 𝑚2𝑔 < 𝑚1𝑔). Determine la relación que existe entre los
tiempos 𝑡1 y 𝑡2 que necesitan las dos masas para llegar al piso.
𝑅:
𝑡1
𝑡2
= √
𝑚1(𝑚2𝑔−𝑓𝑟)
𝑚2(𝑚1𝑔−𝑓𝑟)
6. En el sistema de la figura, determine: a) si el sistema está o
no en equilibrio, b) la dirección o tendencia del movimiento y
c) la magnitud de la fuerza de rozamiento.
𝑚𝐴 = 2 𝑘𝑔; 𝐹 = 15 𝑁 y 𝜇 = 0,5.
𝑅: 𝑎) 𝑠í, 𝑏) 𝑡𝑖𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑖𝑟, 𝑐)𝑓
𝑟𝑒 = 4,49 N
7. Un hombre H de 60 kg se encuentra sobre el bloque B como
indica la figura. Determine la fuerza que hace el piso sobre el
bloque B cuando el cuerpo C, de 20 kg, sube con una aceleración
constante de 0,5 m/s2
.
𝑅: 1190 N
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8. Los bloques de masas 𝑚1 y 𝑚2 suben por el plano inclinado
liso de la figura. Determine la magnitud de la aceleración de
cada cuerpo.
𝑅: 𝑎 =
𝐹−(𝑚1+𝑚2)𝑔𝑆𝑒𝑛𝜃
𝑚1+𝑚2
9. En el sistema de la figura, el coeficiente de fricción cinético
entre el bloque A y el plano es 0,3. El coeficiente de fricción
estático entre los bloques es 0,4. Determine el máximo valor
de 𝐹 para el cual B no resbala sobre A. Considere que
𝑚𝐴 = 20 kg y 𝑚𝐵 = 10 kg.
𝑅: 210 N
10. Una persona de 75 kg se halla de pie sobre una báscula en el interior de un ascensor. Durante
los primeros 3 s partiendo del reposo, la tensión del cable del ascensor es 8500 N. La masa total
(ascensor, persona, báscula) es de 750 kg. Determine: a) la lectura de la balanza durante este
intervalo y b) la velocidad del ascensor al final del intervalo.
𝑅: 𝑎) 850 𝑁, 𝑏) 4 𝑗
𝑚
𝑠
11. Se lanza un bloque de masa 𝑚 hacia arriba de un plano inclinado 30° sobre la horizontal, con
una rapidez de 20 m/s. El coeficiente de rozamientro entre el plano y el bloque es 0.1. Determine
el tiempo que demora el bloque en regresar al punto de lanzamiento.
𝑅: 7,47 𝑠
12. La mesa de 15 kg está asentada sobre una superficie lisa y
horizontal como se muestra en la figura. Sobre la mesa se
ubica un bloque de 10 kg. A continuación, se aplica una
fuerza 𝑭 de magnitud 40 N sobre el bloque. Determine: a) la
magnitud de la fuerza de rozamiento entre el bloque y la
mesa, b) la magnitud de la aceleración con la que se mueve
el bloque, c) la magnitud de la aceleración con la que se
mueve la mesa y d) la magnitud de la fuerza que el piso ejerce
sobre la mesa.
𝑅: 𝑎) 24 𝑁, 𝑏) 1,6
𝑚
𝑠2
, 𝑐) 1,6
𝑚
𝑠2
, 𝑑)250 𝑁
13. En la figura, la magnitud de 𝐹 es 150 N. Determine la rapidez de 𝐴 una vez que
se ha levantado 4 m. Asuma que 𝐴 parte del reposo.
R: 4 m/s
14. Determine la rapidez máxima con la que el automóvil puede transitar por la
cresta de la colina sin perder contacto con el camino. El radio de curvatura
del camino en la cresta es 𝜌 = 77,16 m.
𝑅: 27,77
m
s
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15. En el sistema de la figura: 𝑚1 = 4 kg, 𝑚2 = 6 kg,
𝜇 = 0,2 entre todas las superficies, la polea es ideal.
Determine la aceleración de cada bloque
𝑅: 𝑎1 = 𝑎2 = 0
⃗ , 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜
16. Un cuerpo se encuentra sobre un disco rugoso horizontal que gira con una rapidez angular que
aumenta muy lentamente con el tiempo. El cuerpo se encuentra a 0,8 m del centro del disco. El
coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y el disco es 0,5. Determine la rapidez angular máxima
que puede tener el disco antes que el cuerpo empiece a deslizar sobre el disco.
𝑅: 𝜔𝑚𝑎𝑥 = 2,5 rad/s
17. En una centrífuga de una feria, los pasajeros son oprimidos contra la pared interior de un cilindro
vertical, de 2 m de radio. Cuando la centrífuga gira a 1,1 revoluciones por segundo, se retira el
piso. Calcule el coeficiente mínimo de fricción para que la persona no resbale ni caiga.
𝑅: µ = 0,1
18. Entre qué límites debe variar la relación de la masa del bloque 𝑚1
respecto a la masa del bloque 𝑚2 para que el sistema de la figura
no se mueva. El coeficiente de fricción entre el bloque 𝑚2 y el
plano es µ.
𝑅:
1
2
(sin 𝜃 + cos 𝜃 ∗ 𝜇) ≤
𝐦𝟏
𝐦𝟐
≤
1
2
∗ (sin 𝜃 − cos 𝜃 ∗ 𝜇)
19. Dos masas 𝑚1 y 𝑚2 están conectadas entre sí y a un poste
central mediante cuerdas como se ve en la figura. Si el sistema
gira en dirección anti-horaria, alrededor del poste a una
velocidad angular de 𝑥 radianes cada segundo, sobre una
superficie horizontal sin fricción, a distancias del poste 𝑟1 y 𝑟2.
Determine la magnitud de la tensión de cada segmento de la
cuerda.
𝑅: 𝑇𝑚1 𝑦 𝑚2 = 𝑥2
𝑚1𝑟1 𝑦 𝑇0 𝑦 𝑚2 = 𝑥2
(𝑚2 ∗ 𝑟2 + 𝑚1 ∗ 𝑟1)
20. El cuerpo de masa 7 kg se encuentra unido a las cuerdas AC y BC
mientras el eje BD gira con velocidad angular constante 𝜔 de
manera que las tensiones en las cuerdas AC y BC tienen la misma
magnitud. Determine el valor de 𝜔.
𝑅: 2,18 rad /s
30°
45°
𝑚2
𝑚1
𝑟1
𝑟2
0
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