Leyes De Newton

LEYES DE NEWTON

3.1.1. EJERCICIOS RESUELTOS 3.1.
1.   Una mujer sostiene un objeto en una de sus manos. Aplicando la Tercera Ley de Newton del movimiento, la
fuerza de reacción al peso de la bola es: (Segundo examen de ubicación 2006)
a)   La fuerza normal que el piso ejerce sobre los pies de la mujer.
b)   La fuerza normal que la mano de la mujer ejerce sobre el objeto.c)   La fuerza normal que el objeto ejerce sobre la mano de la mujer.
d)   La fuerza gravitacional que el objeto ejerce sobre la Tierra.

SOLUCIÓN
Las fuerzas de acción y de reacción se generan entre el mismo par de cuerpos,  esto es, el peso de la bola es la
fuerza  de  carácter  gravitacional  que  genera  la  Tierra  sobre  la  bola,  por  lo  tanto  la  reacción  debe  ser  la  fuerzagravitacional  que  genera  la  bola  sobre  la  Tierra,  además  tienen  la  misma  magnitud  y  actúan  en  dirección
opuesta.

Respuesta: d)

2. Una caja con masa de 50 kg es arrastrada a través del piso por una cuerda que forma un ángulo de 30º con la
horizontal. ¿Cuál es el valor aproximado del coeficiente de rozamiento cinético entre la caja y el piso si unafuerza de 250 N sobre la cuerda es requerida para mover la caja con rapidez constante de 20 m/s como se
muestra en el diagrama? (Examen de ubicación invierno 2007)
a)   0.26

b)   0.33
c)   0.44
d)   0.59
e)   0.77

20 m/s

30º

250 N

50 kg

SOLUCIÓN
Realizamos el diagrama de cuerpo libre para el bloque.

N

Debido a que la velocidad es constante, la fuerza neta es cero

Fy

250 N
30º∑ Fx = 0

∑ Fy = 0

fk

50 kg

Fx

Fx −  fk  = 0
250 cos 30º =  fk
250 cos 30º = µk N

N + Fy − w = 0
N + 250 sin 30º−mg = 0
9.8m / s 2
N = 50kg(            )− 250 sin 30

Al  reemplazar  la  ecuación  obtenida  en  el  eje  de  las  y,  en  la  ecuación

w

Figura 371

obtenida en el eje de las x tenemos

250cos 30º = µk N
250cos 30º = µk [(50)(9.8) − 250 sin 30]

µk  =250cos 30º
[(50)(9.8) − 250sin 30]

µk  = 059

Respuesta: d)

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3. Dos  masas  idénticas,  m,  son  conectadas  a  una  cuerda  sin  masa  que  pasa  por  poleas  sin  fricción,  como  se
muestra  en  la  figura  372.  Si  el sistema  se  encuentra  en  reposo,  ¿cuál es la  tensión  en  la  cuerda?  (Examenfinal, verano 2006)
a)   Menor que mg
b)   Exactamente mg
c)   Mayor que mg pero menor que 2mg
d)   Exactamente 2mg

e)   Mayor que 2mg

m

m

Figura 372

SOLUCIÓN
Si realizamos el diagrama de cuerpo libre en cualquiera de los dos bloques tenemos

T

Puesto que el sistema está en reposo, se tiene que la fuerza neta es cero

∑ Fy = 0
T − w = 0

W

T  = w
T  = mgFigura 373

Respuesta: b)

4. Un estudiante hala una caja de madera sobre una superficie horizontal con velocidad constante por medio de
una fuerza P. ¿Cuál de las siguientes opciones es correcta? (Examen final, verano 2006)

a)   P> f yN<w
b)   P> f yN=w
c)   P= f yN>w
d)   P= f yN=w

f

N

θ

P

e)   P< f yN=w
w
Figura 374

SOLUCIÓNEl diagrama de cuerpo libre para este bloque es similar al diagrama de cuerpo libre realizado en el ejercicio 2, y
además por realizar el movimiento con velocidad constante, la fuerza neta es cero, de manera que las ecuaciones
estarían dadas por

P =
∑ Fx = 0
Px −  f  = 0
P cosθ  =  f
f
cosθ

∑ Fy = 0
Py + N − w = 0
N = w − P sin θDe los resultados podemos ver que P > f porque el coseno del ángulo es un valor que está comprendido entre cero
y uno, de manera que al dividir el valor de f entre un número que está entre cero y uno, el resultado será mayor
que f. Del mismo modo, N < w porque al restar del peso un valor igual a Psinθ, disminuye el valor del peso.
Respuesta: a)

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