Hoja de actividades: Segunda ley de movimiento de Newton para una masa y fuerza constantes

En esta hoja de actividades, vamos a practicar cómo resolver problemas usando la segunda ley de Newton.

P1:

¿Cuál es el peso en néwtones de un cuerpo de 178 kg? Usa un valor de la aceleración gravitatoria de 𝑔=9,8/ms.

P2:

Se disparó una bala de 63 g de masa hacia una barrera fija a 80 m/s. Sabiendo que penetró 5 cm en la barrera antes de detenerse, halla la resistencia de la barrera al movimiento de la bala.

P3:

Un cuerpo de 37 kg de masa estaba situado sobre una superficie horizontal lisa y una fuerza de 72 N actuaba en el cuerpo de tal forma que su línea de acción formaba un ángulo de 60 hacia abajo desde la vertical. Determina la aceleración del cuerpo 𝑎 y la magnitud de la reacción normal 𝑅. Redondea las respuestas a dos cifras decimales.

  • A𝑎=1.69/ms, 𝑅=398.60N
  • B𝑎=62.35/ms, 𝑅=398.60N
  • C𝑎=1.69/ms, 𝑅=73.00N
  • D𝑎=62.35/ms, 𝑅=73.00N

P4:

Un cuerpo de 30.6 kg de masa descansa sobre un plano horizontal sin rozamiento. Una fuerza horizontal de 51 N actúa sobre él durante 5 segundos. Calcula la velocidad del cuerpo tras 5 segundos.

P5:

Una fuerza constante actúa sobre un cuerpo de 9 kg de masa, de modo que su velocidad pasa de 58 km/h a 66 km/h en 12 de segundo. Calcula el módulo de la fuerza.

P6:

Un tren de 55 toneladas de masa aceleraba a 4 cm/s2 a lo largo de una vía horizontal. Sabiendo que la fuerza motriz generada por el motor fue de 4‎ ‎950 kgf, y que la aceleración por gravedad es 9.8 m/s2, halla la resistencia a su movimiento por tonelada de su masa.

P7:

Una bala de 45 g fue disparada a 53 m/s hacia una viga de madera de 40 cm de grosor. Calcula la velocidad de salida de la bala después de atravesar la viga, dado que la resistencia de la madera al movimiento de la bala fue de 4,5 kp. Usa 𝑔=9,8/ms.

P8:

Un tanque de 41 toneladas empezó a moverse a lo largo de un trozo de terreno horizontal. La resistencia a su movimiento era de 9 N por cada tonelada de su masa, y la fuerza generada por su motor era de 1‎ ‎450 N. Calcula, redondeada a dos cifras decimales. la velocidad del tanque transcurridos 472 segundos.

P9:

Un globo aerostático de 1.5 toneladas de masa aceleraba verticalmente hacia abajo a 106.2 cm/s2. Sabiendo que la aceleración debida a la gravedad es 9.8 m/s2, halla la fuerza de elevación generada por el aire caliente.

P10:

Una cierta fuerza actuó sobre tres cuerpos distintos haciendo que cada uno acelerara a una tasa diferente: el primero aceleró a 4𝑎, el segundo a 7𝑎, y el tercero a 𝑎. Los tres cuerpos chocaron y se unieron en un solo cuerpo. La misma fuerza actuó sobre este nuevo cuerpo, el cual adquirió una aceleración de módulo 𝑎. Determina la razón 𝑎𝑎:.

  • A3928:
  • B2839:
  • C112:
  • D121:

P11:

Un globo de 𝑚 kg que transportaba un objeto de 𝑚 kg ascendía verticalmente con una aceleración de 112𝑔. El objeto cayó del globo, y, consecuentemente, la aceleración del globo se incrementó hasta ser de 14𝑔. Dado que la fuerza de elevación del globo y la resistencia a su movimiento no variaron, determina 𝑚 : 𝑚. Usa 𝑔=9,8/ms.

  • A11 : 2
  • B13 : 2
  • C2 : 11
  • D2 : 13

P12:

Un tren de 598 toneladas de masa aceleraba uniformemente a 19 cm/s2 cuando el último vagón del tren fue soltado. La resistencia al movimiento del tren fue de 4 kgf por tonelada de la masa del tren. Sabiendo que el último vagón tenía 25 toneladas de masa, halla la aceleración resultante del tren después de que el vagón fuera soltado. Usa 𝑔=9.8/ms.

P13:

Un cuerpo de 45 kg de masa cayó verticalmente desde un punto a 70 cm por encima de una superficie arenosa. Sabiendo que el cuerpo penetró una distancia de 𝑠 cm en la arena y que la resistencia de la arena al movimiento del cuerpo fue de 150 kgf, halla el valor de 𝑠. Usa 𝑔=9.8/ms.

P14:

Un tren de 21 toneladas de masa se movía por una vía recta y horizontal a 105.84 km/h. De repente, el último vagón, de 7 toneladas de masa, se separó del resto del tren. La resistencia al movimiento del tren en un momento dado era de 50 kgf por tonelada de masa del tren. Calcula el tiempo 𝑡 que tardó el vagón separado en llegar al reposo y la velocidad 𝑣 del resto del tren en el instante 𝑡. Usa una aceleración debida a la gravedad de 9.8 m/s2.

  • A𝑡=60s, 𝑣=44.1/ms
  • B𝑡=60s, 𝑣=78.4/ms
  • C𝑡=587s, 𝑣=44.1/ms
  • D𝑡=587s, 𝑣=58.8/ms

P15:

Una bala de 50 g se movía horizontalmente a 60 m/s cuando chocó con un blanco que se hallaba en reposo. El blanco estaba formado por dos capas. Antes de detenerse, la bala atravesó la primera capa que consistía en 32 cm de fibra de vidrio, y luego atravesó 34 cm de la segunda capa, que estaba hecha de madera. Si la resistencia de la madera es el doble de la de la fibra de vidrio, determina la resistencia de la fibra de vidrio.

P16:

Un cuerpo de 41 kg de masa se desplazaba en línea recta y horizontal a 14 m/s. Una fuerza comenzó a actuar en el cuerpo oponiéndose a su movimiento. Consecuentemente, a lo largo de los 26 m siguientes la velocidad del cuerpo descendió de forma uniforme hasta ser de 12 m/s. Halla el módulo de la fuerza que causó este cambio en la velocidad del cuerpo.

P17:

Un cilindro circular de 40 cm de altura, 18 cm de radio y 18 kg de masa, se movía a 11 m/s al penetrar en una nube de polvo. La acción del polvo en el cuerpo causó una resistencia de 0.05 gf por cada centímetro cuadrado de área de su superficie curva. Dado que tardó 25 segundos en cruzar la nube de polvo, determina su velocidad al salir por el otro lado. Usa 𝜋=227.

P18:

Una fuerza de 6 N actúa en un cuerpo de 4 kg. Asumiendo que el cuerpo empieza a moverse desde el reposo, calcula la distancia recorrida por el cuerpo en los primeros 10 segundos del trayecto.

P19:

Un cuerpo de 2 kg de masa se mueve a lo largo de una línea recta bajo la acción de una fuerza 𝐹. La fuerza que actúa sobre el cuerpo es 𝐹=(9𝑥+7) N, donde 𝑥 es el desplazamiento del cuerpo desde su posición inicial. Calcula la velocidad del cuerpo cuando 𝑥=4m.

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