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Física y Química · 4.º ESO · Problemas resueltos

Problemas resueltos de las leyes de Newton

En esta página
  1. Problema 1: Empujar un carro
  2. Problema 2: Caja con rozamiento
  3. Problema 3: La fuerza de los frenos
  4. Problema 4: Arrastrar un mueble a velocidad constante
  5. Problema 5: Tirar en diagonal
  6. Problema 6: Una báscula en el ascensor

En todos: diagrama de cuerpo libre, ∑F=0\sum F = 0 en el eje en el que no hay movimiento y ∑F=m a\sum F = m\,a en el eje del movimiento. g=9,8 m/s2g = 9{,}8\un{m/s^2}.

Problema 1: Empujar un carro★☆☆

Empujas un carro de 20 kg con una fuerza horizontal de 50 N. Si no hay rozamiento, ¿qué aceleración adquiere?

Solución

a=∑Fm=5020=2,5 m/s2a = \frac{\sum F}{m} = \frac{50}{20} = 2{,}5\un{m/s^2}

Problema 2: Caja con rozamiento★★☆

Tiras horizontalmente de una caja de 40 kg con una fuerza de 200 N. El coeficiente de rozamiento con el suelo es 0,3. Calcula la fuerza de rozamiento y la aceleración.

Solución

Eje vertical (no hay movimiento): N=mg=40⋅9,8=392 NN = mg = 40\cdot9{,}8 = 392\un{N}.

Fr=μ N=0,3⋅392=117,6 NF_r = \mu\,N = 0{,}3\cdot392 = 117{,}6\un{N}

Eje horizontal: F−Fr=m aF - F_r = m\,a:

a=200−117,640=2,06 m/s2a = \frac{200 - 117{,}6}{40} = 2{,}06\un{m/s^2}

Problema 3: La fuerza de los frenos★★☆

Un coche de 1200 kg circula a 72 km/h y frena uniformemente hasta pararse en 40 m. ¿Qué aceleración tiene y qué fuerza de frenado actúa sobre él?

Solución

Primero, cinemática: v0=72/3,6=20 m/sv_0 = 72/3{,}6 = 20\un{m/s}, v=0v = 0 y Δx=40 m\Delta x = 40\un{m}.

02−202=2 a⋅40  ⇒  a=−5 m/s20^2 - 20^2 = 2\,a\cdot40 \;\Rightarrow\; a = -5\un{m/s^2}

Después, dinámica: la fuerza de frenado es la resultante.

F=m ∣a∣=1200⋅5=6000 NF = m\,|a| = 1200\cdot5 = 6000\un{N}

en sentido contrario al movimiento.

Problema 4: Arrastrar un mueble a velocidad constante★★☆

Arrastras un mueble de 50 kg por el suelo a velocidad constante. El coeficiente de rozamiento es 0,4. ¿Con qué fuerza horizontal tiras?

Solución

Velocidad constante significa a=0a = 0 y, por la primera ley, fuerza resultante nula: tiras exactamente con la misma fuerza que el rozamiento.

F=Fr=μ m g=0,4⋅50⋅9,8=196 NF = F_r = \mu\,m\,g = 0{,}4\cdot50\cdot9{,}8 = 196\un{N}

Si tiraras con más, el mueble aceleraría. Para arrancarlo sí hace falta algo más de fuerza, porque el rozamiento estático es mayor.

Problema 5: Tirar en diagonal★★★

Tiras de una caja de 30 kg con una fuerza de 150 N que forma 30° con la horizontal, hacia arriba. El coeficiente de rozamiento es 0,25. Calcula la normal y la aceleración.

Solución razonada en el pack PDF de la unidad. Incluye este y todos los problemas resueltos paso a paso, la chuleta y el examen tipo.

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Problema 6: Una báscula en el ascensor★★☆

Una persona de 70 kg está de pie sobre una báscula dentro de un ascensor que sube acelerando a 1,5 m/s21{,}5\un{m/s^2}. ¿Qué fuerza hace la báscula sobre la persona? ¿Qué «masa» marca?

Solución razonada en el pack PDF de la unidad. Incluye este y todos los problemas resueltos paso a paso, la chuleta y el examen tipo.

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