PROBLEMAS APLICADOS A LAS LEYES DE NEWTON
1. Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg. una
aceleración de 1,2 m/s2. Calcular la magnitud de dicha fuerza en Newton y
dinas.
Datos
m = 2,5 Kg.
a =1,2
m/s2.
F =? (N y dyn)
Solución
Nótese que los datos aparecen en un mismo sistema de
unidades (M.K.S.)
Para calcular la fuerza usamos la ecuación de la segunda ley
de Newton:
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/formula-4.gif?w=593](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image003.gif)
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/formula-5.gif?w=593](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image004.gif)
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/formula-12.gif?w=593](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image011.gif)
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/dibujo-21.gif?w=300&h=81](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image015.gif)
Sustituyendo valores tenemos:
Como nos piden que lo expresemos en dinas, bastará con
multiplicar por 105, luego:
2. ¿Qué aceleración adquirirá un cuerpo de 0,5 Kg.
cuando sobre él actúa una fuerza de 200000 dinas?
Datos
a =?
m = 2,5 Kg.
F = 200000 dyn
Solución
La masa está dada en M.K.S., en cambio la fuerza está dada
en c.g.s.
Para trabajar con M.K.S. debemos transformar la fuerza a la
unida M.K.S. de esa magnitud (N)
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/formula-4.gif?w=593](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image003.gif)
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/formula-5.gif?w=593](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image004.gif)
La ecuación de la segunda ley de Newton viene dada
por:
Despejando a tenemos:
Sustituyendo sus valores se tiene:
3. Un cuerpo pesa en la tierra 60 Kp. ¿Cuál será a su
peso en la luna, donde la gravedad es 1,6 m/s2?
Datos
PT= 60 Kp = 588 N
PL =?
gL = 1,6 m/s2
Solución
Para calcular el peso en la luna usamos la ecuación
Como no conocemos la masa, la calculamos por la ecuación:
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/formula-10.gif?w=74&h=25](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image009.gif)
que al despejar m tenemos:
Esta masa es constante en cualquier parte, por lo que
podemos usarla en la ecuación (I):
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/formula-12.gif?w=593](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image011.gif)
4. Un ascensor pesa 400 Kp. ¿Qué fuerza debe ejercer el
cable hacia arriba para que suba con una aceleración de 5 m/s2? Suponiendo nulo
el roce y la masa del ascensor es de 400 Kg.
Solución
Como puede verse en la figura 7, sobre el ascensor actúan
dos fuerzas: la fuerza F de tracción del cable y la fuerza P del peso, dirigida
hacia abajo.
La fuerza resultante que actúa sobre el ascensor es F – P
Aplicando la ecuación de la segunda ley de Newton tenemos:
Al transformar 400 Kp a N nos queda que:
400 Kp = 400 ( 9,8 N = 3920 N
Sustituyendo los valores de P, m y a se
tiene:
F – 3920 N = 400 Kg. ( 0,5 m/s2
F – 3920 N = 200 N
Si despejamos F tenemos:
F = 200 N + 3920 N
F = 4120 N
5. Un carrito con su carga tiene una masa de 25 Kg.
Cuando sobre él actúa, horizontalmente, una fuerza de 80 N adquiere una
aceleración de 0,5 m/s2. ¿Qué magnitud tiene la fuerza de rozamiento Fr que se
opone al avance del carrito?
Solución
En la figura 8 se muestran las condiciones del problema
![Descripción: https://leyesdnewton1727.files.wordpress.com/2012/05/dibujo-21.gif?w=300&h=81](file:///C:\Users\Admin\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image015.gif)
La fuerza F, que actúa hacia la derecha, es contrarrestada
por la fuerza de roce Fr, que actúa hacia la izquierda. De esta forma se
obtiene una resultante F – Fr que es la fuerza que produce el movimiento.
Si aplicamos la segunda ley de Newton se tiene:
Sustituyendo F, m y a por
sus valores nos queda
80 N – Fr =
25 Kg. ( 0,5 m/s2
80 N – Fr =
12,5 N
Si despejamos Fr nos queda:
Fr = 80 N – 12,5 N
Fr = 67,5 N
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