Física actividades Dinámica: características de las fuerzas. info

La estática es la parte de la física que estudia el equilibrio de las fuerzas. La cinemática describe los movimientos sin ocuparse de las fuerzas.

La dinámica estudia la relación que existe entre las fuerzas que actúan sobre los cuerpos y sus movimientos. Su pretensión es mayor que la de la cinemática: se propone no solo describir los movimientos de los objetos sino además, explicarlos y predecirlos.

Las leyes de la dinámica fueron formuladas por Isaac Newton en el siglo XVII y son la base de la física. Las tres leyes de Newton se conocen como: principio de inercia, el de masa y el de acción y reacción.

El conjunto de estos temas forman parte de la mecánica una de las ramas de la física.

Busca información sobre: inercia, masa y peso!

Si aplicamos diferentes fuerzas sobre un objeto podemos verificar que se obtienen distintas aceleraciones pero siempre F/a = constante, esta constante es la masa del objeto. ¿Qué aceleración experimenta un cuerpo de 1 Kgal que se le aplica un kilogramo de fuerza?

a = F / m como 1Kgf = 9,8 N

a = 9,8 N / 1 Kg = 9,8 m/s2

¿Qué fuerza es capaz de frenar en 10 m un objetode 100 Kg que se desplaza a 100 km/h?

F = m · a como a= v/t y x = ½ v·t t = 2x/ v

a = v2 / 2x (ver tabla de fórmulas) entonces

F = 100Kg · v2 / 2· 10m = 3 850 N

No confundir masa con peso. El peso de un objeto varía según el lugar en donde se lo mida, mientras que su masa permanece siempre constante.

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Dinamómetro

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El kgf es una unidad de fuerza que equivale, aproximadamente, al peso de un litro de agua. Esto es, el peso de un Kg (masa).

En el Simela la unidad de fuerza es el newton en fórmula: N = m · a

N = Kg · m/s2

como g= 9,8 m/s2

1 Kgf = 9,8 N

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La balanza mide masas; el dinamómetro mide pesos.

1. Se patea una pelota con una fuerza de 1,2 N y adquiere una aceleración de 3 m/s2.¿Cuál es la masa de la pelota? R: 0,4 kg

2. Una piedra de masa 1 kg cae en el vacío cerca de la superficie terrestre. ¿Hay fuerzas aplicadas sobre ella? ¿Cuáles? R: si.

3. Un avión de masa 6 000 Kg toma contacto con el piso a una velocidad de 500 km/h y se detiene después de 10 segundos. ¿Cuánto vale la fuerza de rozamiento? R: -83 400 N

(una ayudita)

Mientras el avión carretea, la única fuerza que actúa es la de rozamiento (frenos)La ecuación de Newton queda F = m · a ; la masa la conocemos y la aceleración la calculamos como ∆v/ ∆t = -13,9 m/s2

4. Un elevador que sube acelerando a razón de 0,5 m/s2 lleva apoyada en el piso, una caja que pesa 200 N. ¿Qué fuerzas actúan sobre la caja? ¿Qué intensidad tienen? R: dos; 200 N y 210,2 N(otra ayudita)

(En este caso la ecuación de Newton Σ F = m·a queda: Fc – P = m · a)

5. En un ascensor hay una persona de 80 kg. Calcular la fuerza de contacto con el piso si: a) el ascensor asciende, cada vez más rápido, con a = 1 m/s2

b) desciende, cada vez más rápido, con a = 1m/s2

c) desciende con velocidad constante. R: a = 864 N b) 704 N c) 784 N

6. Un cuerpo pesa 24 Kg. ¿Qué fuerza le imprime una aceleración de 2,45 m/s2?

7. ¿Cuál es la aceleración de un cuerpo de 80 kg al imprimirle una fuerza de 250 kg?

8. ¿Cual es la masa en g de un cuerpo que pesa 5 000 N?

9. ¿Cuál es la fuerza aplicada a un cuerpo de 30 kgf si le comunica una aceleración de 50cm/seg2?

10. ¿Qué fuerza expresada en Kg imprime 2 m/s2 a un objeto de 10 kg?

11. ¿Cuál es la fuerza aplicada a un cuerpo de 30 kg si le comunica 120 cm/s2?

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Actividades:

12) Calcular el peso en N de un cuerpo cuya masa es de 540 Kg.     Rta.: 5292 N

13) Calcular la aceleración de un cuerpo de 45 kg. al aplicarle una fuerza de 2250N     Rta.: 50 m/seg2.

14) Calcular el peso de un cuerpo al que se le aplica una fuerza de 5400N y produce una aceleración de 0,72 m/seg2.  Rta.: 7,5 . 104 N

15) ¿Qué fuerza será necesaria para que un cuerpo de 500N de peso alcance una velocidad de 30m/s en 10 seg. partiendo del reposo ? Rta.: 150 N

16) Estamos en los últimos minutos del partido que está empatado. A Diego le toca patear el último penal. Ubica la pelota de 1,5 Kg. a doce metros del arco y tras un breve trote patea el balón que llega en 0,3 seg. a las manos del arquero quien se ha arrojado 4m al costado para atajar. ¿ Con qué fuerza le pega en la mano ? (ojo, hay que calcular la distancia que recorre la pelota) Rta.: 421,64 N

17) Un cuerpo de 20 kg. recorre 200 m en 5 seg ¿qué fuerza lo impulsaba? Rta.: 320 N

18) En un laboratorio se estudia una extraña partícula. Ella es capaz de recorrer 200000 m cuando se le aplica una fuerza de 500N, en apenas 0,032 seg. Hallar la masa de esta partícula. Rta.: 1,28 . 10 –6 kg.

19) Un vagón cuya masa es de dos toneladas se halla fuera de control, corriendo con una velocidad de 54 Km./h. ¿Qué fuerza habrá que aplicarle para que se detenga a los 100m? Rta.: – 2250 N

21) Un hombre de 60 Kg. está parado sobre una balanza dentro de un ascensor que sube a 1 m/seg. Al llegar a destino frena con una aceleración de 2 m/seg2. Entonces, en ese tramo, la balanza indicará: a) 720 N b) 600 N c) 660 N d) 480 N e) otro valor Rta: d.

23. Completa: “Para medir la intensidad de una fuerza se utiliza el . . . . . . . . . . . . . . . que es un resorte calibrado que se estira o comprime por acción de una fuerza.

24. Una mujer está parada sobre una balanza en el interior de un ascensor. Si la balanza indica un peso mayor que el medido fuera del ascensor, significa que el ascensor:

a) esta acelerado hacia arriba. b) está acelerado hacia abajo.c) está subiendo con velocidad constante. d) está bajando con veloc.

constante.

25.¿qué relación existe entre la fuerza ejercida sobre un cuerpo y la aceleración que adquiere?

26. ¿Qué relación existe entre el Kgf y el N?

27. ¿Qué relación existe entre el peso y la masa de un cuerpo?

Física actividades28. Se desea calibrar un dinamómetro graduado en N. Para ello se cuelgan sucesivamente dos

pesas de 100 y 500 g. ¿qué valor corresponde marcar en el instrumento?