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DINÁMICA 4º ESO 1 TEMA 3. INDICE DINÁMICA 1- INTRODUCCIÓN 2- LEYES DE NEWTON 2.1- Primera ley o ley de la inercia 2.2- Segunda ley o ley fundamental de.

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1 DINÁMICA 4º ESO 1 TEMA 3

2 INDICE DINÁMICA 1- INTRODUCCIÓN 2- LEYES DE NEWTON 2.1- Primera ley o ley de la inercia 2.2- Segunda ley o ley fundamental de la dinámica La fuerza peso La fuerza normal La fuerza de rozamiento Planos inclinados 2.3- Tercera ley o ley de acción-reacción 3- DINÁMICA DEL MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME 2

3 1- INTRODUCCIÓN La dinámica estudia las fuerzas, como la causa de los cambios en el estado de reposo o de movimiento de los cuerpos La fuerza es una magnitud vectorial, es decir viene definida por un vec tor 3 punto aplicación sentido Modulo F dirección

4 Tipos de fuerzas Fuerzas de contacto y a distancia ( ) La fuerza peso ( ) La fuerza normal ( ) La fuerza de rozamiento ( ) La tensión ( ) 4

5 2- LEYES DE NEWTON ª LEY DE NEWTON: LEY DE LA INERCIA Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o si todas las que actúan se compensan dando una fuerza resultante nula, el cuerpo no variará su velocidad El estado natural de los cuerpos, es el reposo, o el M.R.U. (v=cte), y son las fuerzas las responsables de que cambien de velocidad. 5

6 Principio de relatividad de galileo Equivalencia mecánica entre sistemas de referencia en reposo y los sistemas con M.R.U. No es posible distinguir si el sistema en que nos encontramos está en reposo o en M.R.U. A estos sistemas se les llama sistemas de referencia inerciales (S.R.I.). En ellos las leyes de Newton se cumplen de la misma forma

7 Si un coche viaja a 100km/h por una carretera recta y horizontal, y apaga su motor, acabará parándose. En cambio, una nave espacial, puede viajar millones de años, sin motor sin detenerse. ¿Por qué? Coche: La le comunica una aceleración de frenado Nave: 7

8 Un objeto está sometido a dos F iguales, de la misma dirección y sentidos contrarios. ¿Podemos afirmar que se encuentra en reposo? Explica por qué. 8 No. Por que cuando la fuerza resultante es cero, el objeto puede estar en reposo o moviéndose con velocidad constante. ¿Por qué, para mantener un objeto en movimiento, es necesario aplicarle continuamente una fuerza? Debido a la fuerza de rozamiento Cita un ejemplo en el que la F de rozamiento sea un inconveniente y cómo se intenta evitar y otro en el que no lo sea. El rozamiento de un coche con el aire. Se intenta evitar con la aerodinámica. El rozamiento con el suelo nos permite andar

9 2.2- 2ª LEY DE NEWTON: LEY FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA Si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante, esta le comunica una aceleración. Fuerza y aceleración se relacionan por la ecuación: la masa es una propiedad de los cuerpos que mide su inercia, o la resistencia que oponen a variar su la unidad de fuerza en el S.I. es el Newton: 1 N = 1 Kg. 1 m/s 2 amica2.htm 9

10 De un cuerpo de 500 g se tira hacia la derecha, con una fuerza de 2 N. Calcular la aceleración, la velocidad y el espacio recorrido, al cabo de 2,3 s si parte del reposo? 10 b) Se trata de un M.R.U.A :

11 Tenemos tres ladrillos de masas 1, 2 y 3 kg. Si les aplicamos a cada uno una fuerza horizontal de 1 N. ¿Qué aceleración adquiere cada ladrillo? ¿Qué fuerza habría que aplicar a cada ladrillo para que todos tengan una aceleración de 1 m/s 2 11

12 LA FUERZA PESO (P) El peso es la fuerza de atracción, que la Tierra ejerce sobre la masa de los cuerpos, comunicándoles una aceleración (g) de 9,8 m/s 2 El peso tiene dirección vertical, sentido hacía abajo, punto de aplicación el centro de gravedad del cuerpo y módulo: Unidad en el S.I: Newton (N) Otra unidad es el Kp ó kg-f: 1kp = 1kg-f. Es el peso de un cuerpo de 1kg de masa. 1 kg-f = 1 kp = 9,8 N 12

13 13 Calcula el peso en N y en kp de las siguientes masas: 5kg y 80 g Los pesos de distintos cuerpos son: 500 N, 37 Kp y 30 kg-f. Calcula sus masas en kg.

14 LA FUERZA NORMAL ( N ) Es la fuerza que ejerce el plano sobre el cuerpo. Tiene dirección perpendicular al plano y sentido hacia arriba. El módulo varia según los casos: A. Plano horizontal: 14

15 15 x B. Plano inclinado:

16 FUERZA DE ROZAMIENTO La fuerza de rozamiento aparece cuando un cuerpo desliza sobre otro Características de la fuerza de rozamiento: Se opone al deslizamiento del objeto. Es paralela al plano. Depende de la naturaleza y del estado de las superficies de contacto (µ) (µ : coeficiente de rozamiento) 16

17 La puede ser de dos tipos: estática y cinética. Fuerza de rozamiento estática: es la mínima fuerza necesaria para que un cuerpo empiece a moverse 17 : coeficiente de rozamiento estático Fuerza de rozamiento cinética: es la fuerza que es necesario vencer una vez que el cuerpo ya está en movimiento. : coeficiente de rozamiento cinético.Esto es así debido a que hay que vencer mayor resistencia para empezar a mover un cuerpo que para mantenerlo en movimiento.

18 18 Un cuerpo de 250 g es empujado con una fuerza de 1,5 N. Si el µ es 0,4. Calcula: a) F de rozamiento. b) aceleración. c) la F para que deslice con velocidad cte de 1 m/s Diagrama de fuerzas:

19 Un objeto de 40 kg es arrastrado sin rozamiento, por el suelo con una F de 200 N. Calcula su a y N en los dos casos: a) F es paralela al suelo. b) F forma un ángulo de 60º con el suelo. 19

20 Un objeto se empuja con una fuerza de 150 N, formando un ángulo de 330º con el suelo. Dibuja el diagrama de fuerzas. Calcula la masa del objeto y la N, si su aceleración es de 3 m/s 2 20

21 Dos astronautas, de 70 kg y 90 kg están flotando en el espacio. Uno de ellos da una palmadita al otro con una fuerza de 10 N. Calcula la aceleración que adquiere cada uno. 21 Se tira de un cajón de 100 kg con una F de 300 N horizontal y se mueve con M.R.U.A., con una aceleración de 2 m/s 2. Calcula la F de rozamiento.

22 PLANOS INCLINADOS Cuando un cuerpo cae por un plano inclinado, parte de su peso lo soporta el plano y otra parte será responsable de su caída. Vamos a calcular la aceleración de caída: a)Si no hay rozamiento: 22

23 23 Una bola de acero de 50 kg cae sobre un plano inclinado 30º con la horizontal. Si no hay rozamiento, calcula su aceleración, la fuerza paralela al plano que la hace caer y la fuerza normal N

24 24 b)Si hay rozamiento: Aplicando la 2ª ley de Newton:

25 25 Una bola de acero de 50 kg cae sobre un plano inclinado 30º con la horizontal. Si hay rozamiento siendo µ=0,2, calcula la aceleración, la fuerza de rozamiento y la fuerza normal.

26 Un bloque desliza hacia abajo sobre un plano inclinado que forma un ángulo 45º con la horizontal. El coeficiente de rozamiento es de 0,5. Calcular: a) La aceleración. b) El tiempo necesario para que el bloque se deslice 6,096 m y la velocidad alcanzada. 26

27 2.3- 3ª LEY DE NEWTON: LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN Si un cuerpo ejerce sobre otro una fuerza (acción), el otro ejerce sobre éste una igual y contraria (reacción) Las fuerzas de acción y reacción son iguales, con la misma dirección y sentidos contrarios, pero no se anulan al estar aplicadas sobre cuerpos distintos. m 27

28 28 ¿Cuál es la F con que la Tierra te atrae? Según el principio de acción y reacción tu atraes a la Tierra con una F del mismo valor pero de sentido contrario. Pero este efecto no se nota. ¿ Porqué? La Tierra te comunica una aceleración de 9,8 m/s 2 mientras que tu comunicas a la Tierra una aceleración de 1, m/s 2

29 29 Justifica físicamente el hecho de que seamos capaces de caminar. Para ello ten en cuenta la fuerza de rozamiento y la 3ª ley de Newton. Sin F r no podríamos caminar pues resbalaríamos. Al andar hacemos una fuerza sobre el suelo hacia atrás (F de acción) y el suelo nos devuelve esa misma fuerza hacia delante (F de reacción) Vamos montados en un barquito de vela ¿Podríamos hacerlo avanzar, soplando directamente sobre sus velas? No, pues la fuerza que hago sobre las velas al soplar, se contrarresta con la fuerza que yo ejerzo sobre el barco hacia atrás

30 Juan y Jorge están patinando sobre hielo. Con qué fuerza debe empujar Juan a Jorge para que en el momento de separarse la velocidad de Juan sea de 1m/s. El empujón dura medio segundo. Las masas de Juan y Jorge son respectivamente 65 y 60 kg. ¿Cuál será la aceleración de Jorge? 30 (Juan) (Jorge) La F que ejerce Juan sobre Jorge es igual, que la que ejerce Jorge sobre Juan, según la 3ª ley de Newton.

31 3- DINAMICA DEL M.C.U. Un cuerpo describe un M.C.U. cuando la F R es cte, perpendicular a la v y sentido hacia el centro de la circunferencia. Se trata de la fuerza centrípeta Aplicando la 2ª ley de Newton: 31 FcFc

32 32 Calcula la F (especificando: módulo, dirección, sentido y punto de aplicación), que hay que aplicar a un cuerpo de 2 kg, para que describa un M.C.U. con velocidad 5 m/s y de radio 3 m. Calcula la fuerza con que el Sol atrae a la Tierra. Suponemos que la Tierra en su traslación, describe un M.C.U. Datos: la Tierra da una vuelta al Sol en 365 días ; su masa es de kg; d T-S = 1, m

33 DINAMICA 33 PROBLEMAS

34 1- Si vas a comprar un Newton de jamón; a) ¿cuántos gramos te dan? b) Un cuerpo de 1 kg ¿Cuánto pesa (en N)? c) ¿Qué es un kilopondio? 34 a) b) c) 1 kp es la fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo de 1 kg de masa DINÁMICA

35 35 2- Con la 2ª ley de Newton, explica, ¿por qué todos los cuerpos caen con la misma aceleración, independientemente de su masa? 3- a) Calcular la m de un cuerpo si una F de 20 N le da una a de 5 m/s 2. b) ¿Qué a tiene un cuerpo de 40 kg, cuando actúa sobre él una F de 50 N?

36 36 4- Calcular la masa de un cuerpo que aumenta su velocidad en 1,8 km/h en cada segundo cuando se le aplica una fuerza de 60 kp

37 37 5- Un alpinista de 70 kg baja deslizándose por una cuerda de manera que su aceleración de descenso es de 1,25 m/s 2, calcular la tensión de la cuerda.

38 38 6- En el sistema de la figura, la F aplicada a la cuerda es de 40 N; el cuerpo pesa 50 N. Despreciando el rozamiento, calcula la fuerza normal y la aceleración del cuerpo.

39 39 7- Una F horizontal de 40 N actúa sobre un cuerpo situado sobre un plano horizontal. Partiendo del reposo, el cuerpo recorre 100 m en 5 s. Si µ =0 a) ¿Cuál es su masa ? b) Si la F deja de actuar a los 5 s, ¿qué distancia recorrerá en los 5 s siguientes?

40 40 8- Un cuerpo de 10 kg se mueve con v = cte de 5 m/s sobre una superficie horizontal. Si µ = 0,2. a) ¿Qué F horizontal se necesita para mantener el movimiento? b) Si se suprime la F, ¿cuándo se detendrá el cuerpo?

41 41 9- Una bala que lleva una velocidad de 360 m/s, choca contra un bloque de madera y penetra con una profundidad de 0,1 m. La masa de la bala es de 1,8 g. a) ¿Qué tiempo tardó la bala en detenerse? b) ¿Cuál fue la F de aceleración en N?

42 Un elevador de 2000 kg sube con una aceleración de 1 m/s ². ¿Cuál es la tensión del cable que lo soporta?

43 43 11-Un bloque de 8 N de peso se acelera hacia arriba mediante una cuerda cuya tensión de ruptura es de 12 N. Hállese la aceleración máxima que puede aplicarse al bloque sin que se rompa la cuerda.

44 Calcula el ángulo de un plano inclinado para que un cuerpo de 2kg, situado sobre él empiece a deslizar hacia abajo. Coeficiente de rozamiento 0,2.

45 Una fuerza de 10 kgf actúa sobre una masa que se desplaza con una velocidad de 20 cm/s y al cabo de 5 s le hace adquirir una velocidad de 8 cm/s, ¿cuál es la masa del cuerpo.

46 Sobre un cuerpo que parte del reposo, actúa una F de 50 N y adquiere una aceleración de 1,5 m/s ², calcula: a) La masa del cuerpo. b) Su velocidad a los 10 s. c) La distancia recorrida en ese tiempo.

47 ¿Cuál será la intensidad de una fuerza al actuar sobre un cuerpo que pesa 50 N si después de 10 s ha recorrido 300 m? (parte del reposo) 16- ¿Cuál será la F aplicada a un cuerpo que se mueve a 80 km/h y pesa N si lo hace detener en 35 s?

48 48 17-Impulsado por una carga explosiva, un proyectil de 250 N atraviesa la cámara de fuego de un arma de 2 m de longitud con una velocidad de 50 m/s, ¿Cuál es la fuerza desarrollada por la carga explosiva? 18- Calcula la a en el sistema de la figura

49 Un cuerpo de 15 kg de masa reposa sobre un plano horizontal sin rozamiento y se le aplica una fuerza horizontal de 30 N. a) ¿Qué aceleración se produce? b) ¿Qué espacio recorrerá el cuerpo en 10 s? c) ¿Cuál será su velocidad al cabo de 10 s?

50 Un e - (masa = kg) sale del cátodo de una lámpara de radio partiendo del reposo y viaja en línea recta hasta el ánodo, que está a 0,01 m de distancia, y llega con una v de m/s. Si la F que lo acelera es constante, calcula: a) La fuerza de aceleración. b) El tiempo que empleó en llegar al ánodo. c) La aceleración.

51 Sobre un cuerpo en reposo sobre una superficie horizontal aplicamos una fuerza de 50 N y le imprime una aceleración de 3 m/s 2. ¿Qué masa tiene el cuerpo? a) Si µ = 0; b) Si µ = 0,3

52 Un coche de 1000 kg va a 72 km/h por una carretera y frena hasta pararse en 10 segundos ¿Qué fuerza le ha aplicado los frenos? 23- Otro coche de 1000 kg que pasa de 0 a 100 km/h en 10 s ¿Qué fuerza tiene el motor?

53 Un ascensor de 350 kg se eleva desde el reposo hasta alcanzar la v de 1 m/s en 2 s. Después mantiene la v cte 7 s. Para frenar, en 3 s. a) F que hacen los cables en cada una de las etapas. b) Altura que ha subido el ascensor.

54 25- Desde lo alto de un plano inclinado 30º con la horizontal, de 39,2 m de longitud, se deja deslizar un cuerpo de 50 kg, calcula: a) La aceleración de caída, b) El tiempo que tarda en llegar a la base del plano y la velocidad con que lo hace. 54

55 26-Se impulsa en sentido ascendente sobre un plano inclinado 30º un cuerpo de 45 kg con velocidad inicial de 115,2 km/h. Si no hay rozamiento, calcula: a) La aceleración de subida, b) El tiempo que está en movimiento y la longitud de plano que recorre hasta su detención. 55

56 27- ¿Qué tiempo tardará en detenerse un bloque de 5 kg que asciende con v 0 = -20 m/s por un plano inclinado 30º si el rozamiento entre el bloque y el plano vale 10 N? 56

57 28- Un trozo de madera de 3 kg, desliza por un plano inclinado 30º. Si la F de rozamiento es de 2,7 N, calcula: a) la aceleración con la que cae, b) la v con que llega al final del plano si cae durante 2 s partiendo del reposo, y el espacio que recorre. 57

58 Un cuerpo de 1kg, esta en reposo, en lo alto de un plano inclinado 30º, a 2 m de altura. Calcula la F a aplicar para que descienda a la base del plano en 1s. a) Si µ = 0 ; b) Si µ = 0.2

59 59

60 30- ¿Qué F es necesario ejercer sobre un cuerpo de 1kg, para que ascienda por un plano inclinado 30º, y recorra 5 m en 2 s partiendo del reposo ? El coeficiente de rozamiento es 0,2. 60

61 31- Si un cuerpo de masa m viajase por el espacio a una cierta velocidad y en una determinada dirección. ¿Qué dirección y sentido habría que darle a una fuerza para que el cuerpo girase en círculo? ¿Qué ocurrirá cuando dejase de actuar dicha fuerza? 61

62 32- Si parásemos el movimiento de la Luna con respecto a la Tierra. ¿Caería la Luna sobre la Tierra? Si la Tierra tira de la Luna con una fuerza enorme, ¿por qué ésta no se viene hacia aquella y chocan? 62 Si, la Luna caería sobre la Tierra. Pero esto no ocurre debido a la velocidad de traslación de la Luna alrededor de la Tierra. 33- ¿Puede ser curva la trayectoria de un móvil si sobre él no actúa ninguna fuerza? Razona la respuesta. No. Para la trayectoria curva, tiene que variar la dirección de la velocidad, para lo cual tiene que haber una aceleración centrípeta y por tanto una F centrípeta.


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