Hoja de trabajo – Física
Dinámica Traslacional
Mes 3
Nombre del estudiante: ______________________________________________________
1
Mecánica
Para cada una de las definiciones indica el número del concepto que le corresponde de la lista de la derecha.
Medida de interacción entre los cuerpos
Medida de inercia de un cuerpo
Fuerza con la que la tierra atrae a los cuerpos
Explica las causas del movimiento
Estudia el movimiento a velocidades menor a la de la luz
Fuerza que ejerce la superficie y es perpendicular a ella
Fuerza que se opone al movimiento cuando el cuerpo está en
movimiento
Estudia los cuerpos en equilibrio
Tendencia que tienen los cuerpos a conservar su estado de
movimiento ya sea reposo o velocidad constante
Número que indica el índice de rugosidad entre las superficies
en contacto
Fuerza que se transmite a través de cuerdas o cables
Representación gráfica de las fuerzas que interactúan sobre un
cuerpo
Se produce cuando hay un desequilibrio de fuerzas
Movimiento que se da cuando un cuerpo cambia de posición
1. Aceleración
2. Mecánica clásica
3. Dinámica
4. Inercia
5. Traslación
6. Fuerza
7. Masa
8. Coeficiente de fricción
9. Estática
10. Fuerza resultante
11. Peso
12. Normal
13. Tensión
14. Fricción cinética
15. DCL
2
Tipos de fuerza
Para cada uno de los enunciados responde las preguntas relacionadas a la imagen.
Enunciado 1
Matías está empujando el sofá en la sala de su nueva casa.
a. ¿Qué cuerpos actúan sobre el sofá?
_______________________________
_______________________________
_______________________________
b. ¿Qué fuerzas actúan sobre el sofá?
_______________________________
_______________________________
_______________________________
_______________________________
Enunciado 2
Elena está empujando el gavetero de su dormitorio
¿Qué utilidad tiene ponerle esas láminas plásticas debajo del mueble?
a. Se reduce la fuerza normal
b. Reduce el peso
c. Mejora las fuerzas de reacción
d. Reduce la fricción con la alfombra
e. Multiplica la fuerza ejercida
Enunciado 3
Los trabajadores de la empresa de mudanzas utilizan un plano
inclinado para subir los muebles al camión.
Marca con una X las fuerzas involucradas. ¿En qué dirección
va cada una de las fuerzas que actúan sobre el mueble?
Peso ______________________
Fuerza ejercida ______________
Normal _____________________
Fricción _____________________
Tensión _____________________
Elástica _____________________
3
Diagramas de Cuerpo Libre - DCL
Para cada una de las situaciones dibuja el DCL correspondiente según las fuerzas aplicadas al objeto.
Situación Cuerpos
interactuando Fuerzas DCL
Lámpara colgada del techo
Paracaidista cayendo libremente
en el aire
Manzana sobre el libro superior
Automóvil acelerando en el descenso
4
Leyes del movimiento
Desde el punto de vista de la Física, la masa se define como la medida de inercia que tienen los cuerpos.
Considerando esto responde las siguientes preguntas, marcando una de las opciones.
1. Una motocicleta y un camión de carga frenan ante la señal de un semáforo en rojo. ¿Quién tiene
más inercia?
La motocicleta
El camión
2. Cuando un automóvil arranca intempestivamente los pasajeros tienden a moverse hacia atrás. Esto
se debe a que:
Los pasajeros están ejerciendo una fuerza de reacción a la fuerza de acción del motor
Los pasajeros buscan equilibrar la fuerza del motor
Los pasajeros tenderán a conservar el estado de reposo que tenían inicialmente
3. Cuando David venció a Goliat al momento de soltar la piedra que estaba en su honda, la piedra quedó
clavada en la frente del gigante debido a que…
la frente del gigante estaba cabal en la trayectoria circular que llevaba la piedra
en el momento que la piedra salió de la honda por inercia tendió a una trayectoria rectilínea
todos los cuerpos tienen gravedad, por lo tanto, el gigante atrajo la piedra hacia él con su
gravedad
4. Cuando un cuerpo es sometido a varias fuerzas y la fuerza resultante es un valor distinto de cero, el
estado de movimiento del cuerpo será:
Reposo
Velocidad constante
Aceleración
5. Considerando la ley de acción y reacción cuál de las siguientes aseveraciones es incorrecta:
La fuerza normal es una fuerza de reacción a la acción del peso
Las fuerzas de acción-reacción actúan sobre cuerpos diferentes
Las fuerzas de equilibrio-desequilibrio actúan sobre un mismo cuerpo
6. Cuando una motocicleta frena hasta llegar al reposo lo que realmente está sucediendo es que:
Se detiene debido al equilibrio que se da entre la fuerza normal y el peso
La fuerza de fricción cinética es mayor a la fuerza del motor
La motocicleta se desacelera y se detiene por inercia
7. Cuando un objeto se acelera debido a una fuerza neta, las direcciones de ambos vectores son:
Iguales
Opuestas
Perpendiculares
Ninguna de las anteriores
5
Analiza y responde
1. Un libro con una masa de 500 gramos reposa
sobre la superficie de una mesa. ¿Qué fuerzas
actúan sobre el libro? ¿cuál es la medida de cada
una de esas fuerzas?
2. Un semáforo es sostenido por dos cables de
igual longitud, si su peso es de 100N ¿Cuánta
tensión tiene cada uno de los cables?
3. Se sabe que la aceleración de la gravedad en la luna es una sexta parte la gravedad de la tierra.
¿Dónde será mayor el peso de una persona?
¿y su masa?
4. Una carga que pesa 8,500 N se mueve hacia
arriba a velocidad constante. Considerando que
un cable la sostiene ¿Cuánta es la tensión del
cable? ¿Cuál ley del movimiento aplica?
5. Un trineo de 400kg es jalado hacia adelante con una fuerza neta de 800 N ¿cuál es su
aceleración? Si agregáramos una masa de
300kg al trineo, ¿cuánto debiera ser la fuerza
neta para lograr la misma aceleración?
6. Cuatro amigos repartidos en parejas juegan a
jalar el lazo para medir qué equipo tiene más
fuerza. En un equipo está Pedro que hace una
fuerza de 300N y Miguel que jala con 250N, en el equipo contrario Joel y Matías logran sumar
una fuerza de 550N. ¿Cuál es la fuerza
resultante? ¿Qué equipo ganó?
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_____________________________________
_____________________________________
7. ¿Un camión de carga que se encuentra vacío
experimentará la misma fuerza de fricción que
cuando está cargado? Justifica tu respuesta. Considera que 𝑓 = 𝜇 ∙ 𝑁
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_____________________________________
_____________________________________
8. Un armario de 1,200N de peso es empujado horizontalmente sobre un piso de madera entre
los cuales hay un coeficiente de fricción estática s=0.5 y un coeficiente de fricción cinética
k=0.3. ¿Cuánta fuerza de fricción estática hay
entre las patas del armario y el piso? ¿Cuánta
fricción cinética?
9. Una grúa jala una viga de acero con una fuerza
de 2,000N en una dirección de 150º. ¿Cuál sería
la dirección de la fuerza equilibrante?
6
10. Los siguientes diagramas de cuerpo libre (DCL) ilustran las fuerzas que actúan en cuatro situaciones
diferentes. Para cada uno de los casos determina si está en reposo, en MRU (velocidad constante) o aceleración. Si en caso se acelera indica con una flecha el sentido de la aceleración o
desaceleración.
Reposo
Aceleración
Desaceleración
Velocidad constante
Reposo
Aceleración
Desaceleración
Velocidad constante
𝒎𝑩 > 𝒎𝑨
Cajas de masas diferentes interconectadas por
una cuerda que pasa por medio de una polea.
𝒎𝑨 = 𝒎𝑩
Cajas de masas iguales interconectadas por una
cuerda que pasa por medio de una polea.
(Máquina de Atwood) (hay dos posibilidades)
Reposo
Aceleración
Desaceleración
Velocidad constante
Reposo
Aceleración
Desaceleración
Velocidad constante
7
Aplica las leyes del movimiento
Instrucciones: Para cada una de las siguientes aplicaciones identifica los tipos de fuerza, dibuja un DCL,
plantea tu ecuación y resuelve lo que se te pide. Cuando sea necesario deja constancia de tus datos, DCL,
procedimiento y respuesta. Considera la aceleración de gravedad como 10 m/s2.
1. Determina la medida de las fuerzas que actúan sobre un automóvil de 3,000 kg de masa, un coeficiente de fricción de 0.3 y un motor que lo impulsa con 9,000 N.
Peso ____________ Normal __________ Fricción ___________ Fuerza del motor ___________
¿El vehículo estará en reposo o en movimiento? ______________________________________
2. Un cajón que contiene mercadería con masa de 500kg es jalado horizontalmente con una fuerza de 1,700 N. Si el coeficiente de fricción cinética entre ambas superficies es k=0.2. ¿Cuál es la masa del
cajón con mercadería? ¿De cuánto es la fuerza resultante?
3. Una caja es jalada con una cuerda, a través de la cual se transmite una fuerza F=250N con un ángulo
de 30º. ¿Cuáles son las componentes horizontal �⃗�𝑥 y vertical �⃗�𝑦 de dicha fuerza?
8
4. Tres caballos jalan una carga en tres direcciones diferentes, el primero lo hace con una fuerza de 700N en una dirección de 90º, el segundo de 950 N a 15º y el tercero 1,200 N a 120º. ¿Cuál sería la magnitud
y dirección de la fuerza total de los tres caballos? Dibuja el diagrama de cuerpo libre correspondiente.
¿Cuál sería la dirección de la fuerza equilibrante?
5. Una carga de 700Kg es arrastrada horizontalmente sobre una superficie con coeficiente de fricción cinética de k=0.2. ¿Cuánto es el valor de la fuerza normal? ¿Cuánta fricción cinética hay? ¿Con qué
fuerza deberá ser empujada para que logre una aceleración de 4 m/s2?
Hoja de trabajo – Física
Dinámica rotacional
Mes 4
Nombre del estudiante: ______________________________________________________
1
Mecánica rotacional
Escribe el número del concepto que corresponde a cada definición.
Fuerzas que actúan sobre un cuerpo que no tienen una
línea de acción común.
Se da cuando el momento de torsión resultante es cero.
Movimiento que se da cuando las fuerzas no actúan sobre la
misma línea de acción.
Línea imaginaria que se extiende indefinidamente en ambas
direcciones a lo largo de un vector fuerza.
Distancia perpendicular del eje de rotación a la línea de
acción de la fuerza que se aplica a un cuerpo.
Tendencia a producir un cambio en el movimiento
rotacional.
Punto donde se puede considerar que está concentrado
todo el peso de un cuerpo.
Establece que para que un objeto esté en reposo o se
mantenga en movimiento rectilíneo uniforme, la suma de
las fuerzas que actúan sobre él debe ser cero.
La suma de momentos de torsión debe ser igual a cero.
Signo del torque cuando un objeto gira en sentido contrario
a las agujas del reloj.
1. Rotación
2. Equilibrio rotacional
3. Línea de acción
4. Centro de gravedad
5. Primera condición del
equilibrio
6. Brazo de palanca
7. Positivo
8. Fuerzas no concurrentes
9. Momento de torsión
10. Segunda condición del
equilibrio
2
Brazo de palanca
Para cada una de las situaciones dibuja la línea de acción de la fuerza, el brazo de palanca y el sentido del
torque. Utilizar una escuadra puede ser de mucha ayuda.
Situación 1
Situación 2
Situación 3
Situación 4
Situación 5
3
Analiza y responde
1. Para que un objeto deje de estar en reposo
rotacional necesita experimentar:
Una fuerza resultante desequilibrada
Una fuerza equilibrada
Un torque igual a cero
Un torque diferente de cero
2. Para que un objeto experimente un movimiento
rotacional necesita:
Que actúen fuerzas de acción y reacción
Que interactúen sobre él fuerzas en
diferentes líneas de acción
Que actúe una fuerza desequilibrante
Experimentar fuerzas concurrentes sobre el
eje de rotación
3. Cuando el torque resultante es igual a cero
sucede que…
hay reposo rotacional
el cuerpo rota aceleradamente
el cuerpo rota uniformemente
4. La ventaja de incrementar el brazo de palanca
consiste en que…
se puede detener la rotación
se puede lograr un torque mayor aplicando
poca fuerza
se aumenta la fuerza
5. Cuando hay varios torques o momentos de
torsión sucede que…
Al haber un torque resultante mayor que
cero se daría una rotación acelerada
Un torque resultante igual a cero implicaría que el objeto rota uniformemente o está en
reposo
Cada fuerza que se aplica tiene su propio
torque
Todas las anteriores son correctas
6. Un piloto necesita cambiar una llanta de su
tráiler y utiliza un tubo para extender el largo
de la llave con la que afloja las tuercas de la
llanta. ¿Cuál aseveración es incorrecta?
La fuerza se multiplica
Se aumenta el brazo de palanca
Se aumenta el torque
Con poca fuerza se aflojan las tuercas
7. Según lo que muestra la imagen ¿Qué sucede cuando la fuerza se aplica sobre el eje de
rotación?
No hay rotación
El torque es cero
El brazo de palanca es cero
Todas las anteriores son correctas
8. El centro de gravedad de un bate de softbol siempre está
localizado en el punto medio
a lo largo de éste.
Verdadero
Falso
9. El momento de torsión es una cantidad de
tipo…
Vectorial
Escalar
Fuerza
4
10. Si con un tubo se prolonga el mango de una
llave hasta tres veces su longitud, ¿cuánto aumentará el momento de torsión con la
misma fuerza aplicada?
Respuesta
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_____________________________________
_____________________________________
11. ¿Por qué es peligroso abrir los cajones
superiores de un archivero completamente lleno que no esté asegurado con firmeza al
piso?
Respuesta
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_____________________________________
_____________________________________
Aplica el torque o momento de torsión
Instrucciones: Para cada una de las siguientes aplicaciones dibuja e identifica el brazo de palanca de
cada fuerza, plantea tu ecuación y resuelve lo que se te pide. Deja constancia de tus datos, procedimiento
y respuesta. Considera la aceleración de gravedad como 10 m/s2.
1. ¿En cuál de los casos A, B o C se obtiene el mayor torque? ¿Por qué?
Respuesta
________________________________________
________________________________________
________________________________________
5
2. Al considerar tres situaciones donde se aplica la misma fuerza F = 10 N en diferente dirección a una
llave de 15 cm de largo para aflojar una tuerca. Para cada caso determina la medida del brazo de
palanca y el torque. ¿En todos los casos el torque es el mismo? ¿Por qué?
A.
B.
C.
Respuesta___________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________.
3. Calcula el momento de torsión resultante con respecto al eje C.
6
4. Calcula el momento de torsión resultante respecto al punto de rotación indicado en la imagen.
5. Estas niñas quieren sentarse en este subibaja de 6 m de longitud y mantenerlo equilibrado. ¿A qué distancia del punto de apoyo debe sentarse la niña de la derecha, cuya masa es de 50 kg, para equilibrar el momento de torsión producido por la niña de la izquierda, cuya masa es de 35 kg?