EjerciciosFyQ

Pasar de un vagón a otro dando un salto hacia arriba (7701)

F_y_Q — 2022-09-01T06:43:41Z

¿Es posible pasar de un vagón de un tren a otro, cuando está en marcha, dando un salto hacia arriba que dure unos segundos?

No, no es posible si no consideras el rozamiento con el aire o lo consideras pequeño. Cuando se produce el salto, la persona se sigue moviendo a la velocidad del tren en la dirección horizontal. En este caso, es la primera ley de la dinámica (Principio de inercia) el que no lo hace posible.

Si tienes en cuenta el rozamiento con el aire, la persona experimenta una aceleración en sentido contrario al movimiento y haría que perdiese velocidad. En este caso, y si esa fuerza es grande y la velocidad del tren no es muy elevada, sí que se podría producir el cambio de vagón.

Fuerza necesaria para que la resultante de tres fuerzas sea nula (6490)

F_y_Q — 2020-04-23T07:48:35Z

Tres compañeros han atado tres cuerdas a un objeto colocado en el suelo. María tira de una de las cuerdas aplicando una fuerza de 400 N en dirección este, mientras Pedro tira de otra cuerda ejerciendo una fuerza de 500 N en dirección norte. ¿Qué fuerza tiene que hacer Laura y en qué dirección y sentido para que el objeto permanezca en su sitio?

Laura tendrá que hacer una fuerza que sea contraria a la suma de las fuerzas que hacen María y Pedro para que la resultante de las tres sea nula y, aplicando el primer principio de la dinámica, el sistema no varíe su movimiento.
La suma de las fuerzas es:

Esto quiere decir que la fuerza que ha de hacer Laura es:

El módulo de esta fuerza es:

La dirección la obtienes al hacer el arcotangente del cociente entre la componente vertical y la horizontal:

Fuerza de frenado y fuerza de inercia en una motocicleta con remolque

F_y_Q — 2019-10-14T06:03:58Z

Una motocicleta de masa 192 kg viaja a y de repente frena y se desliza durante 27,0 m hasta que se detiene. Determina la fuerza que se genera en el punto de acople entre la motocicleta y el remolque y la fuerza de frenado entre las llantas de la motocicleta y el asfalto durante el tiempo de frenado. La masa del remolque es 58 kg.

La aceleración que experimenta el sistema la calculamos a partir de la ecuación del MRUA:

Toda la fuerza de frenado recae sobre las llantas de la motocicleta porque es desde la que se accionan los frenos:

La fuerza sobre el punto de acople se obtiene considerando la aceleración calculada y la masa del remolque, que es la fuerza de inercia del mismo:

Aplicación de las leyes de Newton

F_y_Q — 2019-09-04T06:50:51Z

a) Si sobre una pelota dos jugadores ejercen la misma fuerza hacia lados opuestos, ¿cómo se le dice al estado en el que queda?

b) Si a la misma pelota, después de salir de la acción del defensa, el jugador la acelera a , siendo la masa de 600 g, ¿cuánto es la fuerza que le aplica?

c) Si el jugador reclama que lo empujaron pero no se vio desde la perspectiva del árbitro, ¿qué van a tratar de ver desde el VAR?

a) Aplicando la Primera Ley de la Dinámica (Ley de Inercia), y teniendo en cuenta que sobre la pelota se aplican dos fuerzas de la misma intensidad y dirección pero sentido contrario, podemos concluir que la pelota permanecerá en equilibrio dinámico, es decir, conserva su estado de movimiento.
b) Dado que ahora la fuerza neta sobre la pelota no es cero, podemos calcular el valor de la fuerza aplicada a partir de la Segunda Ley de la Dinámica:

c) Si el jugador fue empujado, en las imágenes se debería ver cómo otro jugador ejerce una fuerza sobre él. Si tenemos en cuenta la Tercera Ley de la Dinámica (Principio de Acción-Reacción), el jugador que empuja debería desplazarse en sentido contrario hacia donde se desplazó el que reclama la falta.

Cuestión sobre la ley de inercia (4678)

F_y_Q — 2018-11-29T06:18:28Z

La primera ley de Newton establece que no se requiere ninguna fuerza para mantener a un objeto, que está en movimiento, con el mismo estado de movimiento. ¿Por qué entonces tienes que pedalear continuamente para montar en bicicleta sobre una superficie plana?

La primera ley dice que el estado de movimiento es continuo si la fuerza neta es nula. En el caso de la bicicleta, el resultado de las fuerzas sobre ella no es cero. Existe una fuerza neta que se opone al movimiento y que llamamos rozamiento. Debemos pedalear para compensar esa fuerza de rozamiento y lograr que la fuerza neta sea nula, lo que hace que el movimiento pueda ser constante.

Análisis de un choque frontal de un vehículo en un crash-test (4826)

F_y_Q — 2018-11-10T08:05:08Z

Se realiza una simulación de un choque de un auto de masa a una velocidad de 50 km/h contra un bloque de hormigón fijado al suelo. Dentro del auto hay dos ocupantes, ambos de masa , pero solo uno tiene puesto el cinturón de seguridad. Al producirse el choque el auto se detiene completamente. El conductor sale despedido del auto hacia delante. Determina:

a) La velocidad del conductor después del choque.

b) El impulso de la fuerza que el bloque hace al sistema para detenerlo.

c) Recalcula los apartados a) y b) si el auto pierde un de energía cinética después del choque.

d) Calcula el trabajo de las fuerzas que actúan sobre el auto durante el choque.

En todo momento la fuerza que hace que el vehículo se detenga está aplicada sobre el vehículo y no sobre los ocupantes del mismo. El ocupante que tiene puesto el cinturón de seguridad sí que experimenta la fuerza que el bloque aplica sobre el auto, pero no así el conductor del auto.

a) El conductor del auto, aplicando la primera ley de la dinámica o ley de inercia, se seguirá moviendo con la misma velocidad que tenía antes del impacto porque no sufre sobre él la fuerza que el bloque de hormigón aplica al vehículo. Podemos afirmar que la velocidad del conductor seguirá siendo de 50 km/h.

b) El impulso de la fuerza es igual a la variación de la cantidad de movimiento del sistema. Como el vehículo se detiene por completo, el impulso será:

(Es negativo porque tiene sentido contrario al del movimiento inicial del auto).

d) El trabajo de las fuerzas que actúan sobre el auto será igual a la variación de la energía cinética que experimenta el sistema. La ecuación a usar es:

c) La velocidad con la que sale despedido el conductor sigue siendo la misma, 13.89 m/s, porque la fuerza sigue siendo aplicada al auto y no al conductor, que va sin sistema de retención alguno.

El impulso ahora provoca solo un de la variación de la energía cinética por lo que podemos determinar qué velocidad corresponde a ese porcentaje de la energía cinética:

Esto quiere decir que equivale a una colisión como en el apartado a) pero en la que la velocidad inicial es de 13.17 m/s. El impulso será:

También podemos calcular el trabajo en este último caso:

Aplicación de la primera ley de la dinámica (4368)

F_y_Q — 2017-08-18T08:27:51Z

¿Por qué hay que aplicar más fuerza para empujar un carro cuando está quieto que cuando se mueve con velocidad constante?

Cuando el carro está en reposo es necesario vencer el coeficiente de rozamiento de este con la superficie sobre la que rueda y, además, hemos de vencer su inercia a permanecer en reposo. Es lo que conocemos como coeficiente de rozamiento estático y es mayor que el coeficiente de rozamiento cinético.

Cuestiones: leyes de Newton (3734)

F_y_Q — 2016-09-19T07:24:50Z

Una caja descansa sobre un suelo horizontal de cemento.

a) ¿Hace falta aplicar una fuerza para ponerla en movimiento? ¿Y para deslizarla en línea recta a velocidad constante?

b) Dibuja la gráfica v-t correspondiente a estas acciones.

Sí que hace falta una fuerza para que inicie el movimiento puesto que, aplicando el Principio de Inercia o primera ley de Newton, un sistema varía su estado de movimiento cuando actúa sobre él una fuerza neta. Debería ser una fuerza que venciera la inercia a estar en reposo y el rozamiento entre la caja y el suelo.

Del mismo modo, para que se siguiera moviendo a velocidad constante, haría falta aplicar una fuerza del mismo valor y dirección, pero sentido contrario, al rozamiento cinético para que la suma de ambas fuera cero.

Dinámica en un accidente de tráfico (3658)

F_y_Q — 2016-08-05T06:38:56Z

En los accidentes de coche son muchos los pasajeros que sufren lesiones en el cuello cuando su vehículo sufrió un impacto por detrás. ¿Cómo se explicaría este hecho a partir de la ley de inercia de Newton? ¿Por qué es importante llevar bien regulado el resposacabezas para evitar este tipo de lesiones?

Al sufrir el impacto, el automóvil es acelerado en la dirección y sentido de la fuerza que lo impacta, pero no así el piloto al completo, ya que la cabeza, que es más densa, suele presentar mayor inercia a quedar en la posición que estaba, forzando así la tensión del cuello. El reposacabezas hace la función de sistema que pone en contacto la cabeza con el resto del coche para que la inercia de la cabeza sea vencida por el empuje del dispositivo sobre ella.

Principio de Inercia aplicado a un accidente en un autobús (3462)

F_y_Q — 2016-01-24T06:39:59Z

Un pasajero sentado en el último puesto de un bus afirma a su abogado que fue lesionado cuando el conductor repentinamente accionó los frenos, ocasionando que una maleta volara hacia el pasajero desde el frente del bus. ¿El pasajero ganará la demanda? ¿Por qué?

No ganará su demanda porque lo que describe violaría el Principio de Inercia. La maleta, una vez frenado el vehículo, seguiría con el movimiento que llevaba, por lo que se movería hacia delante y no hacia atrás.

La única manera de que pudiese ganar el juicio sería que el autobús se estuviese desplazando marcha atrás a una velocidad considerable cuando el conductor pisó el freno.