Ejercicios primera ley de Newton

PRIMERA LEY DE NEWTON
Mat´ıas Enrique Puello Chamorro
14 de abril de 2015
´Indice
EJERCICIO PRIMERA LEY DE NEWTON
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EJERCICIO 1. TENSION EN UNA CUERDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
EJERCICIO 2. TENSION EN UNA CUERDA QUE SOSTIENE UN ADORNO . . . . . . . . . .
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EJERCICIO PRIMERA LEY DE NEWTON
La Primera ley de Newton afirma que en ausencia de fuerza neta sobre un cuerpo, es decir, si la
ΣF~ = 0 , ´este permanece en reposo, o si est´a en movimiento, contin´
ua movi´endose con velocidad constante
(conservando su magnitud y direccion).
El que la fuerza ejercida sobre un objeto sea cero no significa necesariamente que su velocidad sea cero. Si
no est´
a sometido a ninguna fuerza (incluido el rozamiento), un objeto en movimiento seguir´a desplaz´andose
a velocidad constante.
La primera ley de Newton es conocida tambi´en como ley de la inercia. Podemos definir la Inercia de la
siguiente manera:
“Todo cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectil´ıneo uniforme, a no ser que
la acci´
on de una fuerza externa, no equilibrada, le obligue a cambiar dicho estado”
De la primera ley de Newton se puede deducir que
si un cuerpo se mantiene en su estado de movimiento
se debe cumplir que
ΣF~ = 0
1
⇒
~a = 0
Ejemplo 1
Aplicaci´
on de la primera ley de Newton
En laboratorio se hace el montaje representado en la f´ıgura (a), usando cuerdas, poleas, cuerpos tabulados.
Si el sistema est´
a en equilibrio, determine el peso del cuerpo suspendido en la cuerda central.
Soluci´
on
El sistema est´
a en reposo, as´ı que usamos las condiciones de equilibrio. Como se muestra en la f´ıgura (b),
representamos las fuerzas que intervienen en un diagrama de cuerpo libre.
~ ), usamos la condici´on de equilibrio
Para calcular el valor del peso (W
ΣFx = 0
y
ΣFy = 0
El peso (W) actua verticalmente por tanto usamos las componentes en el eje (y)
F1y + F2y − W = 0
F1 sin (48o ) + F2 sin (60o ) − W = 0
Sustituyendo los valores conocidos y despejando (W ), se obtiene
W = 1,5N sin (48o ) + 2,0N sin (60o )
W = 1,5N (0,74) + 2,0N (0,86)
W = 1,11N + 1,73N
W = 2,84N
Ejemplo 2
Aplicaci´
on de la primera ley de Newton
En laboratorio se hace el montaje representado en la f´ıgura (a), usando cuerdas, barra met´alica, cuerpos
tabulados, soporte universal. Si el sistema est´a en equilibrio, determine la tensi´on (T ) en la cuerda y la fuerza
que ejerce la articulaci´
on. (Sugerencia desprecie el peso de la barra met´alica)
2
Soluci´
on
El sistema est´
a en reposo, as´ı que usamos las condiciones de equilibrio. Como se muestra en la f´ıgura (b),
representamos las fuerzas que intervienen en un diagrama de cuerpo libre.
Para calcular el valor de la Tensi´
on (T ) y la fuerza que ejerce la articulaci´on en (C), usamos la condici´
on
de equilibrio
ΣFx = 0
Seg´
un el diagrama de fuerzas se tiene
Cx − Tx = 0
Cx = Tx = T cos (36,9o )
por tanto
(1)
El peso (W ) actua verticalmente por tanto usamos las componentes en el eje (y)
ΣFy = 0
Ty − W = 0
(2)
o
Seg´
un la geometr´ıa de la figura (Ty = T sin (36,9 )), despejando (T ) y sustituyendo el valor del peso (W )
obtenemos
T =
3N
= 5N
sin (36,9o )
Sustituyendo el valor encontrado para (T) en (1), se obtiene
Cx = 5N cos (36,9o ) = 4N
EJERCICIO 1. TENSION EN UNA CUERDA
Calcule la tensi´
on T en cada cable y la magnitud y direcci´on de la fuerza ejercida sobre el puntal por el
pivote en los sistemas de las figuras (a) y (b).
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EJERCICIO 2. TENSION EN UNA CUERDA QUE SOSTIENE UN ADORNO
Un adorno consiste en una esfera reluciente de cristal de 0.24 kg, suspendida como muestra la figuras (a),
(b) y (c). Calcule la tensi´
on en cada una de las cuerdas que sostienen al adorno.
Entregar la soluci´
on de los ejercicos en hojas de papel cuadriculado tama˜
no oficio y
Prepararlos para una prueba la proxima clase
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