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CAPITULO #4 Ejercicios 1. ¿La velocidad de un objeto puede invertir su dirección mientras mantiene aceleración constante? En caso afirmativo, menciona un ejemplo. Si no, explica por qué. Si, como se ilustra al lanzar una pelota verticalmente en el aire. Su velocidad inicial es hacia arriba y finalmente hacia abajo. Todo el tiempo acelerando a una g constante. 2. En una pista larga, una bola de bolos se desacelera cuando rueda. ¿Está actuando alguna fuerza horizontal sobre ella? ¿Cómo lo sabes? Si, si la rapidez de la bola se vuelve menor, es porque sobre ella está actuando una fuerza en dirección opuesta a su movimiento, como el arrastre del viento o la fricción entre la bola y la mesa. 3. ¿Es posible describir una curva en ausencia de una fuerza? Sustenta tu respuesta. No, un objeto solo puede moverse en curva cuando alguna fuerza actúa sobre él. Si no hubiese ninguna fuerza su trayectoria seria en línea recta 4. Un astronauta lanza una piedra sobre la Luna. ¿Qué fuerza(s) actúa(n) sobre la piedra durante su trayectoria curva? La única fuerza que actué sobre una piedra que se lance en la Luna es la fuerza gravitacional entre la roca y la Luna, porque en esta no hay aire y, por lo tanto, no hay fuerza de arrastre. 5. Como un objeto pesa menos en la superficie de la Luna que, en la superficie de la Tierra, ¿tendrá menos inercia en la superficie de la Luna? No, inercia involucra masa, no peso. 6. ¿Qué contiene más manzanas, una bolsa de 1 libra de ellas en la Tierra o una bolsa de 1 libra de ellas en la Luna? ¿Qué contiene más manzanas, una bolsa de 1 kilogramo de ellas en la Tierra o una bolsa de 1 kilogramo de ellas en la Luna? Objetos como la manzana pesan menos en la Luna, por lo cual hay manzanas en una bolsa en la Luna que en la Tierra. Otra cuestión diferente es la masa, pues hay la misma cantidad de manzanas en una bolsa de 1 kilogramo en la Tierra que en la Luna. 7. Un oso de 400 kg se desliza hacia abajo por el tronco de un árbol del cual se agarra, con velocidad constante. ¿Cuál es la fuerza de fricción que actúa sobre el oso? Deslizarse hacia abajo a velocidad constante implica que la aceleración es cero y la fuerza neta también es cero. Esto será posible si la fricción es igual al peso del oso que es de 4000 N, Fricción = peso del oso = mg = (400 kg) (10m/s2) = 4000 N. 8. Una caja permanece en reposo en el suelo de una fábrica, cuando la empujas con una fuerza horizontal F. ¿De qué magnitud es la fuerza de fricción que ejerce el suelo sobre la caja? Explica por qué. La fuerza de fricción en la caja debe ser –P, así, la fuerza neta en la caja es cero, lo que explica el estado de reposo.

9. Estando en órbita el transbordador espacial, en su interior te dan dos cajas idénticas: una está llena de arena y la otra está llena de plumas. ¿Cómo puedes saber cuál es cuál, sin abrirlas? Sacudiendo las cajas: la que ofrece mayor resistencia a la aceleración es la que tiene más masa, es decir, lo que contiene arena. 10. Tu mano vacía no se lesiona cuando la golpeas con suavidad contra un muro. ¿Por qué se lesionaría si lo hicieras sujetando en ella una carga pesada? ¿Cuál es la ley de Newton que se aplica mejor aquí? Sujetar una carga pesad implica que la masa es mayor y, por lo tanto, tiene mayor tendencia a continuar en movimiento. Si tu mano se mueve hacia la pared con una carga, su tendencia será a continuar moviéndose al hacer contacto, lo que tendera a aplastar tu mano entre la carga y la pared (un ejemplo desafortunado y evidente de la primera ley de Newton) 11. ¿Por qué un cuchillo masivo es más efectivo para cortar verduras que una navaja igualmente afilada? Un cuchillo masivo es más efectivo para cortar verduras porque su mayor masa contribuye a que tienda más al movimiento conforme corta. 12. ¿La masa de un astronauta cambia cuando visita la estación espacial internacional? Sustenta tu respuesta. Masa es la medida de la cantidad de material en un objeto, no el jalón gravitacional que depende de su ubicación. Por lo tanto, la masa del astronauta no cambia, aunque su peso sí. 13. Cuando a un vehículo viejo se le transforma en chatarra y se compacta en forma de cubo, ¿cambia su masa? ¿Cambia su peso? Explica por qué. No, ni la masa ni el peso del vehículo que se transforma en chatarra y se comprime cambia: lo que si cambia es su volumen, el cual no debe confundirse con masa y peso. 14. La gravedad en la superficie de la Luna sólo es la sexta parte que sobre la Tierra. ¿Cuál es el peso de un objeto de 10 kg sobre la Luna y sobre la Tierra? ¿Cuál es su masa en cada lugar? Diez kilogramos pesan aproximadamente 100 N en la Tierra (peso = mg = 10 kg x 10 m/s2 = 100 N, o 98 N si decimos que g = 9,8 m/s2). El peso en la Luna seria 1/6 de 100 N = 16,7 N (o 16,3 N si decimos g = 9,8 m/s2). La masa seria la misma en cualquiera de los dos lugares. 15. Qué es más correcto decir de una persona que sigue una dieta, ¿qué está perdiendo masa o que está perdiendo peso? Una persona a dieta pierde masa. Es interesante notar que una persona puede perder peso con solo alejarse del centro de la Tierra, por ejemplo, a la cima de una montaña. 16. ¿Qué sucede a tu peso cuando aumenta tu masa? Peso y masa son directamente proporcionales, así que, en cualquier ubicación, cuando aumenta tu masa también aumenta tu peso. 17. ¿Cuál es tu masa en kilogramos? ¿Cuál es tu peso en newtons?

Un kg de masa corresponde a 2,2 libras de peso en la superficie de la Tierra. Un ejemplo de tu peso, si pesas 100 libras, seria: tu masa es 100 lb/2,2kg/lb = 45kg; y tu peso en newtons, usando la relación peso = mg, será entonces 45 kg x 9,8 N/kg = 441N. 18. Una bolsa del supermercado puede resistir 300 N de fuerza antes de romperse. ¿Cuántos kilogramos de manzanas puede llevar seguramente? Una masa de 1 kg pesa 10 N, de modo que 30 kg pesan 300 N. La bolsa puede contener 30 kg de manzanas sin romperse (si no la levantas demasiado rápido) 19. Considera una caja pesada que está en reposo en la superficie de la cama plana de un camión. Cuando éste acelera, la caja también acelera y permanece en su sitio. Identifica la fuerza que acelera la caja. La fuerza que actúa para que la caja alcance la misma rapidez que el camión es la fricción. Si no hubiera fricción, cuando el camión acelerara dejaría atrás a la caja. 20. Explica cómo la primera ley de Newton del movimiento se puede considerar una consecuencia de la segunda ley de Newton. La segunda ley establece la relación entre fuerza y aceleración. Si no hay fuerza neta, no habrá aceleración, lo cual queda establecido en la primera ley de Newton. Por lo tanto, la primera ley de Newton es consistente con la segunda ley y se puede considerar una consecuencia de ella.