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Colegio Católico Thomas Alva Edison Módulo PSU “Vectores, Cant. De Físicas” Profesora: Victoria Cerro C. Curso: NM4- 4º año medio.-2015
MÓDULO Nº9 PSU DINÁMICA II I. Fuerzas de roce – Sea un objeto sobre una superficie. – Al aplicar una fuerza, según la primera ley de Newton el objeto se moverá con movimiento rectilíneo uniforme una vez que la fuerza haya cesado. – En la práctica sabemos que el cuerpo comienza a disminuir su velocidad hasta detenerse. – Esta situación se genera porque actúa una fuerza de reacción al movimiento denominada roce o friccion. 1.1 Características de la fuerza de fricción - Se opone al movimiento - Depende de las superficies en contacto - Es una fuerza de origen intermolecular - Se determina mediante la siguiente ecuación:
1.2 Clasificación de las fuerza de l roce Fuerza de roce estática: - Se opone a que un objeto inicie un deslizamiento. - No es constante, sino que varía conforme la fuerza que se aplica sobre el cuerpo aumenta. - Llegado un punto, puede pasar al régimen dinámico (o cinético). Fuerza de roce cinética: es la que se opone al movimiento de un objeto que ya está en movimiento.
- Se define como:
- En el sistema internacional se mide en N· m 2.1 . Convención de signos para un torque para saber su sentido • Sentido contrario a las manecillas del reloj, el torque es positivo. • Sentido de las manecillas del reloj, el torque es negativo. 2.2 Consideraciones para determinar el Torque Si la fuerza no es perpendicular al brazo, sólo produce torque la componente de la fuerza que es perpendicular a este último.
2.3 Equilibrio de un cuerpo rígido Podemos identificar dos tipos de equilibrios, el equilibrio traslacional y el rotacional. Para que un cuerpo rígido esté en equilibrio es necesario que ambas condiciones se cumplan. • El equilibrio rotacional de un cuerpo rígido se obtiene por la aplicación de dos o más torques, de modo que el torque resultante sea nulo, es decir igual a cero
• El equilibrio traslacional de un cuerpo se obtiene cuando la sumatoria de las fuerzas aplicada sobre él es cero, de manera que la fuerza neta o resultante es nula.
Fuerza de roce con el aire (fluido, en general): es la que se opone al movimiento de un objeto que está en movimiento en el aire (fluido). Depende de la velocidad y de la forma del objeto. II. Torque - Es el responsable del giro o rotación que experimenta un cuerpo en torno a un eje (o punto) cuando se aplica una fuerza sobre él. - Es una magnitud vectorial.
GUÍA DE EJERCICIOS N° 9 Dinámica Leyes de Newton Utilice g = 10 [m/s2], a menos que el problema indique lo contrario 1. Una persona cierra una puerta de 1 metro de radio, aplicando una fuerza perpendicular a ella de 40 [N] a 90 [cm] de su eje de rotación. El torque aplicado es: a) 3600 [Nm] b) 360 [Nm] c) 36 [Nm] d) 3,6 [Nm] e) 0,36 [Nm] 2. Utilizando la figura no 2 determine el valor de la masa del bloque 1 para que el sistema se mantenga en equilibrio. El bloque 2 pesa 350 [N], el coeficiente de roce estático entre la mesa y el bloque 2 es de 0,10. a) 35 [Kg] b) 350 [Kg] c) 3,5 [Kg] d) 3.500 [Kg] e) Faltan datos
3. Un cuerpo de masa de 16 [Kg], se encuentra sobre una superficie horizontal áspera, de coeficiente de fricción estático y cinético de 0.3 y 0.25 respectivamente, si sobre el cuerpo se aplica una fuerza horizontal F, determine la magnitud F para poner el bloque en movimiento con velocidad constante a) 40[N] b) 48 [N] c) 4 [N] d) 0,75 [N] e) ninguna anterior 4. Una puerta giratoria de la figura no 3 se encuentra detenida debido a la acción de 2 fuerzas. Determine la distancia a la que se debe aplicar la fuerza M/2 para continuar la condición de equilibrio. a) 5L b) 10L c) L d) 3L e) 4L
5. Enunciado para los problemas 5, 6 y 7: El bloque de 20 [Kg] se desliza sobre la superficie tal como lo indica la figura adjunta, la fuerza de roce entre estas dos superficies es de 50 [N]. (no considere el roce con el aire). Determine la aceleración del sistema a) 7 [m/s2] b) 5 [m/s2] c) 6 [m/s2] d) 3 [m/s2] e) Ninguna de las anteriores
6. Determine el valor de la tensión de la cuerda para que el sistema se mueva con aceleración constante. a) 150 [N] b) 200 [N] c) 205 [N] d) 1189 [N] e) Ninguna de las anteriores 7. Determine el valor del coeficiente de roce para el bloque de 20 [Kg], sabiendo que la fuerza de roce vale 50 N a) 0,25 b) 2,5 c) 0,025 d) 25 e) ninguna de las anteriores 8. Una vara de metal se encuentra en equilibrio tal como indica la figura. Determine al valor de la fuerza F para que se mantenga la condición de equilibrio. a) 5 [N] b) 3 [N] c) 2,5 [N] d) 2 [N] e) 1 [N] Para los problemas 9 y 10: Una caja de 20 [Kg] descansa sobre una mesa horizontal áspera. 9. Determinar la fuerza mínima que es necesario aplicar para poner en movimiento la caja si se sabe que el coeficiente de roce entre las superficies es de 0.4 a) 4 [N] b) 40 [N] c) 80 [N] d) 200 [N] e) n.a 10. Determine la fuerza que es necesaria aplicar a la caja para que se mueva con una aceleración de 0,5 [m/s2] a) 80 [N] b) 90 [N] c) 70 [N] d) 80[N] e) n.a 11. Con respecto a la fuerza de roce se hacen las siguientes afirmaciones: I- El valor de la fuerza de roce cinético depende de la velocidad del cuerpo II- La fuerza de roce es de origen intermolecular III- En gráfico de fuerza de roce versus fuerza normal, la pendiente indica el coeficiente de roce Entonces es(son) verdadera(s) a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo III d) Sólo II y III e) I, II y III 12. Si el coeficiente de roce es 0,8, entonces si el cuerpo masa 10 Kg y está en reposo en una superficie plana, la fuerza de roce tiene un valor de: a) 80 N b) 08 N c) 800 N d) 8 N e) Ninguna anterior 13. En la figura mostrada, el cuerpo tiene una masa de 8 kg, si la fuerza aplicada es de 80 Newton y μk = 0,2 . Calcular la aceleración del bloque (g = 10 m/s2). a) 6 m/s² b) 8 m/s² c) 4 m/s² d) 2 m/s² e) 1 m/s²