GUÍA N°4 FÌSICA 10º -BIM 2°.pdf

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Educando a la Juventud Llanera
Calle 6 N° 10B El Estero – Cel: 3204268764 http://www.collleras.edu.co/web/
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ALCALDIA DE VILLAVICENCIO FR02-1568-GA04
PROCESO DE EDUCACION MUNICIPAL
Subproceso Instituciones Educativas- Gestión Académica Vigencia:1/02/2019
EVALUACION – GUIA Y/O TALLER ACADEMICO
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Sede: Bachillerato Área: Física Grado: Décimo Fecha: 25 junio de
2020
Jornada Mañana Docente: Sandra Ramos –Diana Rincón
Estudiante
Tipo de Actividad: Taller Evaluación Guía X
Apreciad@ estudiante:
En esta guía de trabajo encontrará los referentes teóricos
para poder abordar las actividades de aprendizaje propuestas
para la tercera quincena del 2º bimestre. Lea con atención y
desarrolle de manera organizada cada actividad, para que
realice su entrega antes del 11 de julio, al correo
saliradu@gmail.com para los estudiantes de 10-4 y 10-5, y para
los estudiantes de 10-1, 10-2 y 10-3 a correo
dianamate_2908@hotmail.com
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE:
- Conocer el objeto de estudio de la Dinámica.
- Interpretar las tres Leyes de Newton, desde contextos
prácticos.
- Representar las principales fuerzas en sistemas
dinámicos.
- Resolver problemas contextualizados de las leyes de
Newton.
CONTENIDOS:
1. INTRODUCCIÓN
2. DINÁMICA
3. CONCEPTO DE FUERZA Y UNIDADES
4. 1° LEY DE NEWTON: LEY DE INERCIA
5. 2° LEY DE NEWTON: LEY FUNDAMENTAL DE LA
DINÁMICA
6. 3° LEY DE NEWTON: LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN
7. EJEMPLOS DE CONTEXTO
8. ACTIVIDADES DE ENTREGA
1. INTRODUCCIÓN: Una de las principales curiosidades del
hombre ha sido, es y será el saber con certeza por qué se
mueven los cuerpos. Descubrirlo tomó muchos años. Sin
embargo, lo que más impacto nos causa es el hecho de que
el conocimiento de las leyes que lo explican pueden
aplicarse tanto a cuerpos que están a nuestro alrededor
como a los cuerpos celestes. El genio Sir Isaac Newton
puso a nuestro alcance toda la comprensión de los
movimientos a partir de sus causas, naciendo así la
DINÁMICA. El trabajo de sus antecesores: Galileo,
Kepler, Copérnico, Descartes, etc.; le permitió tener una
buena base para sus estudios, que culminaron en “Las Tres
Leyes de Newton”, que veremos a continuación.
2. DINÁMICA: Las investigaciones y avances de Galileo
Galilei, le permitieron explicar por medio de métodos
matemáticos las trayectorias de un cuerpo lanzado,
creando de esta forma las bases de la cinemática. Newton
recogió estos estudios y consiguió desarrollarlos hasta
encontrar la relación entre el movimiento y las causas
que lo producen, a lo que se le llamó DINÁMICA.
Las tres leyes de Newton, describen la relación entre el
movimiento y las fuerzas, por eso se conocen como Leyes
de la Dinámica.
3. CONCEPTO DE FUERZA Y UNIDADES
Cada uno tiene una comprensión básica del concepto de
fuerza a partir de la experiencia cotidiana. Cuando aleja un
plato de comida vacío, ejerce una fuerza sobre él. De igual
modo, cuando se lanza o patea una pelota se ejerce una
fuerza sobre ella. En estos ejemplos, la palabra fuerza se
refiere a una interacción con un objeto mediante actividad
muscular y algún cambio en la velocidad del objeto. Sin
embargo, las fuerzas no siempre causan movimiento. Por
ejemplo, cuando está sentado, sobre su cuerpo actúa una
fuerza gravitacional y aun así usted permanece fijo. Como
segundo ejemplo, puede empujar (en otras palabras,
ejercer una fuerza) sobre una gran roca y no ser capaz de
moverla. ¿Qué fuerza (si hay alguna) hace que la Luna orbite la
Tierra? Newton respondió ésta y otras preguntas relacionadas
al afirmar que las fuerzas son lo que causa cualquier cambio
en la velocidad de un objeto. La velocidad de la Luna no es
constante porque se mueve en una órbita casi circular en torno
a la Tierra. Este cambio en velocidad lo causa la fuerza
gravitacional ejercida por la Tierra sobre la Luna.
UNIDAD DE FUERZA EN EL S.I.
La fuerza se mide en Newton. Un Newton es la fuerza que hay
que ejercer sobre un cuerpo con una masa de 1 kilogramo para
que adquiera una aceleración de 1 m/s².
1 Newton = 1kg.m/s2
4. 1° LEY DE NEWTON: LEY DE INERCIA.
“Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo
uniforme mientras que sobre él no actúe ninguna fuerza que
varíe su estado inicial”.
La primera ley de Newton, conocida también como Ley de
inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro,
este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta
con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que
equivale a velocidad cero). Ningún cuerpo modifica por si solo
su posición inicial, a no ser que se administre una fuerza sobre
él. Según esta Ley, Newton afirma que un cuerpo que está en
movimiento es un cuerpo sometido a una fuerza constante de
roce o fricción que es capaz de frenarlos progresivamente.
La INERCIA es una propiedad de la materia que se manifiesta
como aquella oposición natural que ofrecen los cuerpos cuando
se les trata de sacar de su estado de reposo o de M.R.U. La
inercia es una propiedad cualitativa de la materia.
Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende
de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para
un pasajero de un bus el ayudante viene caminando lentamente
por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar
el bus desde el andén, el ayudante se está moviendo a una gran
velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al
cual referir el movimiento.
La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de
sistemas de referencia conocidos como Sistemas de
referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia
desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa
ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia
inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando
sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un
sistema de referencia en el que el problema que estemos
estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema
inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la

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Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.
5. 2° LEY DE NEWTON: LEY FUNDAMENTAL DE LA
DINÁMICA
La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es directamente
proporcional a su aceleración.
∑ F = m.a
La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo
altere su movimiento, es necesario que exista “algo” que
provoque dicho cambio. Ese “algo” es lo que conocemos
como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de un
cuerpo sobre otro. La aceleración se debe a la fuerza neta
que actúa sobre un objeto. La fuerza neta sobre un objeto
es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre
el objeto. (A veces a la fuerza neta se le referirá como
fuerza total, fuerza resultante o fuerza desequilibrada.)
Al resolver un problema con la segunda ley de Newton, es
imperativo determinar la fuerza neta correcta sobre un
objeto. Muchas fuerzas pueden actuar sobre un objeto,
pero sólo hay una aceleración.
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el
concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada
sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que
adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad
es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la
relación de la siguiente manera:
F = m a
Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes
vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una
dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de
Newton debe expresarse como:

F = m a
Las fuerzas son las causantes de la aceleración de los
cuerpos, por lo que el cambio en la velocidad de un cuerpo
es proporcional a la fuerza motriz y su dirección será la
misma que esta.
Cuando la fuerza
ejercida sobre un
objeto se duplica, la
aceleración
adquirida por el
objeto también se
multiplicará por dos.
6. 3° LEY DE NEWTON: LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN
Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste
ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido
opuesto.
Tal como comentamos al principio de la Segunda ley de
Newton, las fuerzas son el resultado de la acción de un
cuerpo sobre otro.
La tercera ley, también conocida como Principio de acción
y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción
sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual
y de sentido contrario.
Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas
ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba,
arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo
suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.
Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros
también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la
reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga
haga el intento de empujarnos a nosotros.
Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tenga
el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre sí, puesto
que actúan sobre cuerpos distintos.
7. EJEMPLOS DE CONTEXTO:
1° LEY DE NEWTON: LEY DE INERCIA
Ejemplo N°1:
Una sonda espacial a la deriva se mueve hacia la derecha con
velocidad constante en el espacio profundo interestelar, lejos de
cualquier influencia debida a planetas y estrellas, con sus cohetes
apagados. Si dos de sus propulsores se encendieran
simultáneamente, ejerciendo
fuerzas idénticas hacia la derecha y
hacia la izquierda en las direcciones
mostradas, ¿qué le pasaría al
movimiento del cohete?
a. La sonda espacial continuaría con velocidad constante.
b. La sonda espacial aumentaría su rapidez.
c. La sonda espacial disminuiría su rapidez y eventualmente se
detendría.
d. La sonda espacial se detendría inmediatamente.
Solución:
La respuesta correcta es la a. De acuerdo con la primera ley de
Newton, una fuerza neta distinta de cero es necesaria para cambiar
la velocidad de un objeto. La fuerza neta sobre la sonda espacial es
cero —ya que las fuerzas sobre ella se cancelan— por lo que no hay
un cambio en la velocidad de la sonda.
Ejemplo N°2:
Un elevador está siendo jalado hacia arriba a una
velocidad constante por un cable, como se muestra
en el siguiente diagrama. Mientras el elevador se
mueve hacia arriba con una velocidad constante,
¿cómo se compara la magnitud de la fuerza hacia
arriba ejercida por el cable sobre el elevador
debida a la gravedad?
a. Fc es mayor que Fg
b. Fc es igual que Fg
c. Fc es menor que Fg
d. Fc, podría ser mayor o menor que Fg, dependiendo de la masa
del elevador.
Solución:
La respuesta correcta es la b. Si el elevador se está moviendo con
velocidad constante, la fuerza neta debe ser cero. Para que la
fuerza neta sobre el elevador sea cero, las fuerzas hacia arriba y
hacia abajo deben cancelarse exactamente.
Ejemplo N°3:
Una sonda espacial a la deriva se mueve hacia la derecha con
velocidad constante en el espacio profundo interestelar, lejos de
cualquier influencia debida a planetas y estrellas. Si uno de sus
propulsores se enciende y se apaga para generar una pequeña
cantidad de fuerza en la dirección mostrada, ¿cuál sería la mejor
representación de la trayectoria recorrida por la sonda después de
que el propulsor se apague?
a2
a1
F
F
a1
a2
F1
F2
F21 = -F12

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a. Trayectoria a
b. Trayectoria b
c. Trayectoria c
d. Trayectoria d
Solución:
La respuesta correcta es c. Después de que el propulsor se
apague, no habrá una fuerza neta sobre la sonda espacial.
Una vez que la fuerza neta sea cero, la velocidad – tanto la
magnitud como la dirección- debe permanecer constante.
Como consecuencia de la primera Ley de Newton, la sonda
espacial se mueve en una línea recta con rapidez constante.
El hecho de que hubiera una fuerza vertical sobre la sonda
espacial no afecta su velocidad horizontal, solo cambia la
velocidad vertical. Una velocidad vertical y horizontal
constante resulta en una línea recta diagonal a través del
espacio.
2° LEY DE NEWTON: LEY DE INERCIA
Ejemplo N°1:
¿Cuál es el valor de las componentes cartesianas de una
fuerza de 40 N que forma un ángulo de 45º con la
horizontal?
Solución:
Datos
F = 40 N
α=45º
En este ejercicio lo que nos piden es calcular dos fuerzas,
una horizontal (Fx) y otra vertical (Fy), cuyo efecto al
aplicarlas sea el mismo que el de aplicar F. Utilizando la
descomposición de fuerzas, y usando razones
trigonométricas, tenemos que:
Fx = cateto adyacente (L.A) Sen = LO / H
⇒ Sen45° = Fy / F (1)
Fy = cateto opuesto (L.O) Cos = LA / H
⇒ Cos 45° = Fx / F (2)
F = Hipotenusa (H)
Despejando Fx en (1) y Fy en (2), tendremos:
Fx=F⋅cosα⇒ Fx=40⋅cos 45º ⇒ Fx=28.28 N
Fy=F⋅sinα ⇒ Fy=40⋅sin 45º ⇒ Fy=28.28 N
Ejemplo N°2:
Sobre un cuerpo se aplica una fuerza de 10 N formando un
ángulo de 30º con la horizontal. Calcula el valor dos fuerzas,
una horizontal y otra vertical, cuyo efecto conjunto sea
equivalente al de la primera.
Solución:
Datos
F = 10 N
A = 30º
Dado que nos proporcionan el módulo de la fuerza y el
ángulo que forma con el eje x (horizontal), podemos
descomponerla haciendo uso de la definición del seno y del
coseno. Llamaremos Fx a la fuerza horizontal y Fy a la
fuerza vertical:
Fx = F⋅cos(α)=10N⋅cos(30) = 8.66N
Fy = F⋅sin(α)=10N⋅sin(30) = 5 N
Por tanto, las fuerzas solicitadas son de:
Fx=8.66N y Fy=5 N
Ejemplo N°3:
Calcular la magnitud de la aceleración que produce una fuerza
cuya magnitud es de 50 N a un cuerpo cuya masa es de 13.000
gramos. Expresar el resultado en m/s2
Solución:
En el ejemplo, tenemos prácticamente nuestros datos, que es
lo primero que tenemos que hacer.
F = 50 N
m = 13,000 gramos
a = ?
Hacemos la conversión de los gramos a kilogramos, ya que son
las unidades del sistema internacional.
Despejando la aceleración de la fórmula de la segunda ley de
Newton, tenemos:
Que vendría a ser nuestro resultado.
Ejemplo N°4:
Calcular la masa de un cuerpo si al recibir una fuerza cuya
magnitud de 350 N le produce una aceleración cuya magnitud
es de 520 cm/s^2. Exprese el resultado en kg (Unidad de masa
del sistema internacional).
Solución:
Hacemos lo mismo del paso anterior, vamos a colocar nuestros
datos, con ello tenemos entonces:
F = 350 N
a = 520 cm/s^2
m = ?
Vamos a colocar a nuestra aceleración en unidades de metros
por segundo al cuadrado, para ello hacemos nuestra conversión.
Ahora si podemos despejar a la masa de la ecuación de la 2ª
Ley de Newton.
3° LEY DE NEWTON: LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN
Ejemplo N°1:
¿Sabrías indicar con qué interactúa una pelota situada sobre una
mesa y donde se encuentran aplicadas las fuerzas que surgen en
cada interacción?
Solución:
Por un lado, la pelota interactúa por contacto con la mesa, pero
también lo hace a distancia con la Tierra, debido a la gravedad.
En concreto las fuerzas que podemos identificar son las
siguientes:
Fuerza de acción que ejerce la pelota sobre la mesa al estar
apoyado sobre ella. Se aplica sobre la mesa.
Fuerza de reacción que ejerce la mesa sobre la pelota. Se aplica
sobre la pelota.
Fuerza que ejerce la Tierra sobre la pelota. Se aplica sobre la
pelota.
Fuerza que ejerce la pelota sobre la Tierra. Se aplica sobra la
Tierra.}
Ejemplo N°2:
Dibuje las fuerzas que actúan sobre un libro encima de una esa.
¿Cuáles son los pares de acción-reacción?
Solución:
Los pares de acción – reacción son:
P = - RP
N = - RN

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8. ACTIVIDADES DE ENTREGA
Resuelve los siguientes ejercicios, desarrollando
ordenadamente el procedimiento y dando la respuesta en
cada uno.
1. Una fuerza F aplicada a un objeto de masa m
produce una aceleración de 2m/s2
. La misma fuerza
aplicada a un segundo objeto de masa 2m genera una
aceleración de 1m/s2
, ¿cuál es el valor de la razón
de m1/m2?
ANALIZA, REFLEXIONA Y RESPONDE
2. Explica las diferencias y semejanzas entre mecánica,
dinámica y cinemática
3. Define con tus palabras qué es masa y cuáles son sus
unidades.
4. Define con tus palabras qué es fuerza y cuáles son sus
unidades.
5. Define qué es un newton, qué es una dina y qué relación
existe entre estas unidades.
6. ¿Cómo se clasifican las fuerzas?
7. Enuncia e interpreta la primera ley de Newton o Ley
de la inercia. Da tres ejemplos de la vida cotidiana
donde se aplica esta ley.
8. Enuncia, interpreta y escribe las ecuaciones que
representan la segunda ley de Newton o Ley del
movimiento.
9. Enuncia, interpreta y da tres ejemplos de la vida
cotidiana de la tercera ley de Newton Ley de acción y
reacción
10. Una caja con masa de 50 kg es arrastrada a través del
piso por una cuerda que forma un ángulo de 30º con la
horizontal. ¿Cuál es el valor de la fuerza si acelera a
razón de 5m/s2
?
11. Un hombre empuja una pared rígida que no se puede
mover. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es
correcta en esta situación?
a. El hombre no puede estar en equilibrio debido a
que ejerce una fuerza neta sobre la pared.
b. Si el hombre ejerce sobre la pared una fuerza de
200 N, entonces se puede asegurar que la pared
ejerce sobre el hombre una fuerza, también de
200 N.
c. Debido a que la pared no puede moverse, no puede
ejercer fuerza sobre el hombre.
d. El hombre no puede ejercer una fuerza sobre la
pared que exceda a su peso.
e. La fuerza que hace el suelo y que actúa sobre los
zapatos del hombre está dirigida alejándose de la
pared.
CONTESTA FALSO O VERDADERO Y JUSTIFICA TU
RESPUESTA
A. Sobre un cuerpo de 30 Kg en reposo actúa una
fuerza de 10 N;
1. Si la fuerza aumenta, entonces la aceleración que
adquiere el cuerpo también aumenta ( )
2. Si la masa disminuye, entonces la aceleración
aumenta ( )
B. Cuando un cuerpo se lleva de la Tierra a la Luna
1. El peso aumenta ( )
2. La masa disminuye ( )
C. Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante
diferente de cero podemos asegurar que:
1. El cuerpo no se mueve ( )
2. El cuerpo adquiere una aceleración constante ( )
3. El cuerpo adquiere una velocidad constante ( )
D. Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza
resultante igual a cero, podemos asegurar que
1. El cuerpo se acelera ( )
2. El cuerpo se mueve con velocidad constante ( )
3. El cuerpo no se mueve ( )
RESUELVE ORDENADAMENTE LOS SIGUIENTES
PROBLEMAS
1. las fuerzas actúan en el mismo sentido. 2. las fuerzas
actúan en sentido contrario. 3. las fuerzas forman un
ángulo entre sí de 500. 6. Una motocicleta cuya masa es
de 450 Kg alcanza una velocidad de 120 Km/ h al cabo de
8 s de haber arrancado. ¿Cuál es el valor de la fuerza que
ejerce el motor de la motociclista? ¿Qué aceleración
adquiere un cuerpo de 10 Kg de masa si sobre él actúa una
fuerza de 15 newton?
2. ¿Qué fuerza debe ejercerse sobre un cuerpo de 18 g
de masa para que se acelere razón 2m /s2?
3. Una fuerza de 57 newton actúa sobre un cuerpo y éste
se acelera a razón de 3m/s2. ¿Cuál es la masa del cuerpo
y cuánto se aceleraría si la fuerza aplicada fuera de
3,6newton?
4. Sobre un cuerpo de 6 Kg de masa inicialmente en reposo
actúa una fuerza de 48 newton. ¿Qué velocidad llevará el
cuerpo cuando ha recorrido 20 metros?
5. Sobre un cuerpo de 250 gramos actúan a la vez dos
fuerza de 3 N y 5N. Calcula la aceleración de dicho cuerpo
y la distancia que recorre en 10 segundos, si
1. las fuerzas actúan en el mismo sentido.
2. las fuerzas actúan en sentido contrario.
3. las fuerzas forman un ángulo entre sí de 500.
6. Una motocicleta cuya masa es de 450 Kg alcanza una
velocidad de 120 Km/ h al cabo de 8 segundos de haber
arrancado. ¿Cuál es el valor de la fuerza que ejerce el
motor de la motociclista?
REFERENCIAS CIBERGRÁFICAS:
1. https://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/leye
s.html
2. https://espaciociencia.com/las-leyes-de-newton-leyes-
del-movimiento/
3. http://www.fisica.unlp.edu.ar/materias/fisICIver/FpCeI
S7EdV1.pdf
4. https://www.fisicalab.com/apartado/fuerzas-
movimiento-horizontal
5. https://es.khanacademy.org/science/physics/forces-
newtons-laws/newtons-laws-of-motion/e/newtons-laws
6. https://www.monografias.com/trabajos106/isaac-
newton-mas-que-simple-leyes/isaac-newton-mas-que-
simple-leyes.shtml
7. https://www.fisicalab.com/ejercicio/2203
8. https://www.fisimat.com.mx/solucion-problema-3-
segunda-ley-de-newton/
9. http://e-
ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/
1000/1151/html/24_tercera_ley_de_newton.html
10. https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/
5581/3/Leyes%20de%20Newton.pdf
11. http://wwwprof.uniandes.edu.co/~s.vargas54/Site/Class
es_files/Taller.pdf
12. https://www.researchgate.net/publication/329223325_
Taller_de_Dinamica
13. http://files.eduardopalacios.webnode.es/200000000-
4d0d74e075/TALLER%20LEYES%20DE%20NEWTON.p
df
14. https://www.fisicalab.com/apartado/fuerzas-
movimiento-horizontal

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