Grupo: Título del recurso
Priorización 2023-2025: Aprendizajes Basales
CN2M OA 10
Explicar, por medio de investigaciones experimentales, los efectos que tiene una fuerza neta sobre un objeto, utilizando las leyes de Newton y el diagrama de cuerpo libre.
Clasificaciones
Textos Escolares oficiales 2023
Actividades de apoyo pedagógico
Material didáctico
Indicadores
Indicadores unidad 2
- Identifican una fuerza como la interacción entre dos cuerpos y su carácter vectorial, entre otras características.
- Realizan investigaciones experimentales para obtener evidencias de la presencia de fuerzas como peso, roce y normal, que actúan sobre un cuerpo, en situaciones cotidianas, describiéndolas cualitativa y cuantitativamente.
- Aplican las leyes de Newton en diversas situaciones cotidianas, como cuando un vehículo frena, acelera o cambia de dirección su movimiento, entre otras.
- Encuentran, con un diagrama de cuerpo libre, la fuerza neta o resultante sobre un objeto en el que actúa más de una fuerza.
- Analizan el efecto que provoca la fuerza neta o resultante en el movimiento de un objeto.
- Aplican la ley de Hooke en diversas investigaciones experimentales y no experimentales donde se utilizan resortes u otros materiales elásticos.
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Preguntas
Aceleración
Enunciado
Sobre una piedra de 0,5 kg de masa actúan dos únicas fuerzas de módulo 3N y 4N respectivamente, perpendiculares entre sí. Entonces, el módulo de la aceleración que experimenta la piedra, en m/s2 es:
Alternativas
A) 14
B) 2
C) 10
D) 27
Respuesta
Alternativa C
Fuerza de Contacto
Enunciado
Dos bloques de masas m1=20 kg y m2=10 kg se encuentran sobre una superficie horizontal sin roce. Si el bloque de masa m1 se encuentra sometido a la acción de una fuerza F de módulo 30 N. Calcule la fuerza de contacto entre los dos bloques considerando una aceleración de 1 m/s2.
Alternativas
A) 30 N.
B) 20 N.
C) 16 N.
D) 10 N.
Respuesta
Alternativa D.
Fuerza Horizontal
Enunciado
Una caja de 20 kg descansa sobre una superficie horizontal. Si el coeficiente de roce estático es 0,4 y el coeficiente de roce cinético es 0,2. ¿Cuál es el valor de la fuerza horizontal que se debe aplicar sobre la caja para lograr que se mueva con una aceleración de magnitud 0,5 m/s2? Para sus cálculos considere g=10 m/s2.
Alternativas
A) 40 N.
B) 90 N.
C) 80 N.
D) 50 N.
Respuesta
Alternativa D.
Fuerza Neta y Fuerza de Roce
Enunciado
Un cuerpo de 6 kg de masa se mueve sobre una superficie rugosa con una aceleración constante de magnitud de 2 m/s2, producto de la aplicación de una fuerza de magnitud de 30 N, que actúa en la misma dirección y sentido de movimiento. ¿Cuál es el valor de la fuerza neta y la fuerza de roce, respectivamente, que actúan sobre el cuerpo?
Alternativas
A) 12 N y 30 N
B) 12 N y 18 N
C) 18 N y 12 N
D) 30 N y 12 N
Respuesta
Alternativa B
Leyes de Newton
Enunciado
Un móvil se mueve con fuerza neta igual a 12 N, experimentando una aceleración de 6 m/s2. A partir de lo anterior, ¿qué pasa con la fuerza del móvil si, en otro instante de su recorrido, el móvil desarrolla una aceleración de 3 m/s2?
Alternativas
A) Disminuye en 6 N.
B) Disminuye en 9 N.
C) Aumenta en 9 N.
D) Aumenta en 6 N.
Respuesta
A
En la primera parte del enunciado se entrega la aceleración para una fuerza neta particular. Con esta información y la utilización del 2° principio de Newton se puede calcular la cantidad de masa del móvil involucrado:
F=m * a2
12 N = m * (6 m/s2)2
2 kg = m
Así la masa del móvil resulta ser de 2 kg. Ahora se tienen los datos necesarios para calcular a qué fuerza neta debe estar sometido el móvil para que desarrolle una aceleración de 3 m/s2. Utilizando nuevamente el 2° principio de Newton se obtiene:
F= 2 kg * (3m/s2)2
F= 6 N
Por lo tanto al relacionar la fuerza inicial (12 N) con la fuerza final (6 N) se tiene que la fuerza disminuye en 6 N.
Movimiento de objetos sólidos
Enunciado
Se hace girar una piedra horizontalmente en forma circular a través de una cuerda atada a ella. En un instante, la piedra se suelta de la cuerda. Si no existiera aceleración de gravedad, ni roce con el aire, la piedra tendría un movimiento de tipo:
Alternativas
A) Acelerado.
B) Desacelerado.
C) Rectilíneo uniforme.
D) Curvilíneo.
Respuesta
C
Al no haber roce con el aire, ni aceleración de gravedad, la fuerza neta sobre la piedra es nula, por lo tanto, de acuerdo al principio de inercia de Newton la piedra mantendría la misma velocidad con la cual abandona la cuerda y se movería con un movimiento rectilíneo uniforme.
Leyes de Newton
Enunciado
El célebre físico inglés Sir Isaac Newton escribió: "el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza aplicada y tiene lugar en la dirección de la fuerza". A partir de lo anterior, se puede afirmar que la propuesta de Newton indica que:
Alternativas
A) La variación de momentum es igual a la fuerza.
B) El producto de la fuerza por la aceleración es constante.
C) El cuociente entre fuerza y aceleración es constante.
D) El cuociente entre velocidad y fuerza es constante.
Respuesta
C
El cambio de movimiento hace referencia a la aceleración que experimenta un cuerpo que está sometido a una fuerza, señalando que dicha aceleración es proporcional a la fuerza aplicada y su dirección es igual a la dirección de la fuerza. Esta propuesta de Newton corresponde a la Segunda Ley enunciada por él, donde la constante de la división entre la fuerza y la aceleración es la masa del cuerpo.
Tipos de fuerza
Enunciado
Un bulto de masa $m$ es arrastrado sobre una superficie horizontal donde está presente una fuerza de roce de magnitud $F_r$. Entonces, para que el bulto se mueva con velocidad constante, ¿qué magnitud debe tener la fuerza horizontal $F$?
Alternativas
A) $F=F_r$
B) $F = 0$
C) $F > F_r$
D) $F = m \cdot F_r$
Respuesta
A
En un movimiento con velocidad constante la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo debe ser cero. En el enunciado se indica que sobre el cuerpo actúan dos fuerzas, la de roce y una fuerza aplicada; luego, para que la suma de ambas fuerzas sea cero, éstas deben tener la misma magnitud y sentidos contrarios.
Fuerza
Enunciado
En la imagen se ve que los niños se mantienen sin cambio durante medio minuto.
¿Cómo son las fuerzas realizadas por la niña y el niño durante ese tiempo?
Alternativas
A) Igual magnitud y dirección pero de sentido contrario.
B) Igual magnitud de dirección contraria y el mismo sentido.
C) La niña realiza una fuerza de mayor magnitud, en dirección contraria y mismo sentido que el niño.
D) La niña realiza una fuerza de menor magnitud, en dirección contraria y mismo sentido que el niño.
Respuesta
A
Si permanecieron ese tiempo sin moverse, se deduce que la magnitud de la fuerza ejercida por ambos era igual, en la misma dirección pero en distinto sentido (como se aprecia en las flechas del dibujo), por lo que las fuerzas aplicadas se anulan, impidiendo el movimiento.
Fuerza: suma de vectores
Enunciado
Como se muestra en la figura sobre una piedra de 0,5 kg de masa actúan dos únicas fuerzas de módulos 3 N y 4 N respectivamente, y perpendiculares entre sí.
Entonces ¿cuál es el módulo de la aceleración que experimenta la piedra?
Alternativas
A) 2,0 m/s2
B) 2, 5 m/s2
C) 7,8 m/s2
D) 10,0 m/s2
Respuesta
D
Para obtener la aceleración primero debemos calcular la magnitud del vector fuerza neta sobre el cuerpo para esto usamos el método del paralelógramo obteniedo:
F = √ 32 + 42 = 5 N
Luego la aceleración la obtenemos recurriendo a la segunda ley de Newton:
F = m • a
a = F/m = 5/ 0,5 = 10,0 m/s2