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• Jóhán Áléxíís Saldarriaga

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Fuerza: 1º Ley de Newton: (Ley de la inercia de Galileo) En ausencia de la acción de fuerzas, un cuerpo en reposo continuará en reposo, y uno en movimiento se moverá en línea recta y con velocidad constante. Σ F=0  MRU v =0 2º Ley de Newton: La Aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan en él, y tiene la misma dirección y el mismo sentido que dicha resultante. Σ F=ma 3º Ley de Newton: (Ley de la acción y reacción) Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, éste reacciona sobre A con una fuerza de la misma magnitud, misma dirección y sentido contrario. Ejercicios: (g=10 [m/s]) i) Un cuerpo de masa m=7 [kg] cae libremente. a) ¿Cuál es la dirección, sentido y magnitud de la fuerza ejercida por la masa sobre la Tierra? b) Si cae de una altura de 10 [m], ¿Cuánto tiempo demora en caer al suelo? ii) a) Algunas personas pueden sacar el mantel de una mesa servida tirando del mismo rápidamente y sin quitar lo que está puesto, de manera que los objetos quedan en su lugar. ¿Cómo explicaría Ud. esta magia? b) Una persona se encuentra de pie en el corredor de un autobús en movimiento. Si el conductor frena bruscamente, las personas “son empujadas” hacia adelante. Explique este hecho. iii)Un bloque está siendo tirado sobre una superficie por una fuerza F aplicada en un punto P. Para analizar los efectos de esta fuerza en las direcciones horizontal y vertical, un estudiante la descompone en sus componentes Fx y Fy, como muestra la figura. Llega a la conclusión de que en el punto P hay tres fuerzas aplicadas F, Fx, Fy, Examina la conclusión del estudiante.

iv) Un semáforo está sostenido por un sistema que consta de un brazo horizontal y un cable inclinado, según se muestra en la figura. En el punto A actúa el peso del semáforo

(20[N]), la tensión del cable T, y la fuerza F de reacción del brazo sobre el cable. Recordando que el sistema está en equilibrio determine los valores de T y F.

iv) En el siglo XXI, uno de los problemas acerca de los cuales existía divergencia de opiniones entre Galileo y los aristotélicos, era el siguiente: si un navío está en movimiento rectilíneo uniforme y se deja caer una piedra desde lo alto de un mástil, ¿Dónde caerá? Según Galileo, la piedra debe caer al pie del mástil, en tanto que los discípulos de Aristóteles aseguraba que caería por detrás del pie del mástil, alegando que en cuanto la piedra estuviese en el aire, el navío se habría desplazado cierta distancia. ¿Quién tenía razón, y que concepto lo explica?

v) La figura (a) de este problema muestra un cuerpo de peso P=400[N], colgado de una polea fija y sostenido por una persona. La polea fija facilita la tarea de sostener o levantar el cuerpo. Pero como podrá comprobar fácilmente, la persona deberá ejercer, para equilibrarlo una fuerza igual al peso del cuerpo suspendido. La figura (b) mestra el mismo cuerpo atado al eje de una polea móvil, o sea, una polea que se puede desplazar hacia arriba o hacia abajo. Observe que esta polea está suspendida por una fuerza F que la persona ejerce, y por otra también igual a F, que ejerce un apoyo fijo. Recuerde que la tensión en una cuerda inextensible es constante a lo lrgo de esta. a) ¿Qué valor de la fuerza F debe ejercer la persona para sostener el peso suspendido del eje de la polea móvil? (desprecie el peso de la polea) b) Para faciltr la elevación de cuerpos pesados es común combinar una polea fija y una móvil, como en la figura (c). En este caso ¿cuál es la ventaja de emplear este sistema?

vi) Cuando se desea elevar un peso muy grande, normalmente se emplea un sistema de poleas como el de la figura de este problema. Recordando lo que aprendió acerca de las poleas en el problema anterior, determine el valor de la fuerza F necesaria para sostener el peso de 400[N] (desprecie el peso de las poleas).

vii) Una persona de peso P, se encuentra en el nterior de un ascensor que sube con movimiento uniforme. Sea F la magnitud de la fuerza con la que la persona comprime el piso del elevador, y F´ la de la fuerza que éste ejerce sobre la persona, señale las opciones correctas: a) F=F´ porque constituyen un par de acción y reacción. b) F´=P porque el movimiento de la persona es uniforme. c) F´ y P constituyen un par de acción y reacción. d) F´P porque el ascensor está subiendo. e) FP porque el ascensor está subiendo.

viii) El sistema que se ilustra en la figura de este problema está en equilibrio. Considere que las poleas son pequeñas y no presentan fricción. Suponiendo que 1=60º, 2=30º y P3=20[N], determine los valores de P1 y P2.

ix) El bloque de la figura de peso P, está siendo tirado hacia la derecha, con velocidad constante sobre la supericie horizontal. Siendo c el coeficiente de fricción cinético entre el bloque y la superficie, muestre que el valor de la fuerza F ejercida por la persona está dado por: F=P 

c   cos  + c sen  

Respuestas: i) ii) iii) iv) v) vi) vii) viii)

Vertical, hacia arriba, 70 [N]. a) Los objetos por inercia tienden a quedarse en el mismo lugar. b) La persona tiende por inercia a continuar en movimiento. La conclusión fue incorrecta pues F fue sustituida por Fx y Fy. La experiencia nos demuestra que Galileo tenía razón. Recordando el concepto de inercia el razonamiento de Galileo fue que la piedra tendería a seguir en la dirección y sentido del barco con la misma velocidad de este. a) 200[N] , b) 200[N], es mayor la comodidad para aplicar la fuerza. 50[N]. (a) y (b). P1 =17[N] y P2 = 10[N].