Fisica Algo Mas

Una bala de 0,25 g de masa sale de un cañón de un rifle con una velocidad de 350m/s.
¿Cuál es la fuerza promedio que se ejerce sobre la bala mientras se desplaza por el cañón
de 0.8 m de longitud del rifle?

Solución
Datos
Masa. m = 0.25 g = 0.25 · 10-3 Kg
Velocidad Inicial. v 0 = 0 m/s
Velocidad final. v = 350 m/s
Posicion Inicial. x0 = 0 m
Posición final. x = 0.8 m
Resolución
Este se trata deun problema muy interesante que mezcla conceptos de dinámica y
cinemática. Para calcular la fuerza promedio, es necesario aplicar el principio fundamental
o segunda ley de Newton, cuya expresión establece que:

F=m⋅a
De esta forma, la fuerza que actúa sobre la bala es el producto de su masa por la
aceleración promedio que experimenta desde que empieza a moverse hasta que sale del
cañon. Dado queconocemos su masa pero desconocemos su aceleración media vamos a
calcularla haciendo uso de la ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente
acelerado / variado (m.r.u.a / m.r.u.v), ya que la bala se mueve en línea recta y con una
aceleración media constante:

x=x0+v0t+12at2
v=v0+a⋅t

Si sustituimos los valores que conocemos:

0.8 = 0+ 0⋅t+1/2⋅a⋅t2350 = 0 + a⋅t} ⇒0.8 = 1/2⋅a⋅t2350 = a⋅t}Tenemos un sistema de ecuaciones con dos incógnitas (a y t). Despejando a en la
segunda ecuación:

a=350/t
Y sustituyendo en la primera:

0.8 = 12⋅(350t) ⋅ t2 ⇒0.8 = 175 ⋅ t ⇒t = 4.57⋅10−3 s
Una vez que conocemos el tiempo que tarda en salir la bala del rifle calcularemos su
aceleración media a lo largo del mismo:

a=350/4.57⋅10−3 s ⇒a = 76586.43 m/s2
Por último, para calcular la fuerza, utilizaremosla segunda ley de Newton:

F = 0.25⋅10−3⋅76586.43 ⇒F = 19.15 N
Problema 5.1 Edición quinta; Problema 5.1 Edición cuarta SERWAY
Una fuerza F aplicada a un objeto de masa m1 produce una aceleración de 3 m/seg2. La misma fuerza
aplicada a un objeto de masa m2 produce una aceleración de 1 m/seg2 .
a.
Cuál es el valor de la proporción m1 / m2
b.
Si se combinan m1 y m2 encuentre su aceleración bajo laacción de F.
a.
b.

c.

Por la acción de la segunda ley de newton, tenemos:
a1 = 3 m/seg2
a2 =1 m/seg2
F = m1 * a1 (Ecuación 1)
F = m2 * a2 (Ecuación 2)
Como la fuerza F es igual para los dos objetos, igualamos las ecuaciones.
m1 * a1 = m2 * a2

Si se combinan m1 y m2 encuentre su aceleración bajo la acción de F.

MT = m1 + m2
F = (m1 + m2) * a

(Ecuación 3)
Pero: F = m1 * a1 = m1 * 3

F = m2 * a2 =m2 * 1

Reemplazando m1 y m2 en la ecuación 3, tenemos:

a = ¾ m/seg2
a = 0,75 m/seg2

Ejercicios Resueltos
Ejemplo de problemas relacionados con la Segunda Ley de Newton.
 1. Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg. una aceleración de 1,2 m/s2. Calcular la
magnitud de dicha fuerza en Newton y dinas.
Datos
m = 2,5 Kg.
a =1,2 m/s2.
F =? (N y dyn)
Solución
Nótese que los datos aparecen enun mismo sistema de unidades (M.K.S.)
Para calcular la fuerza usamos la ecuación de la segunda ley de Newton:
Sustituyendo valores tenemos:

Como nos piden que lo expresemos en dinas, bastará con multiplicar por 105, luego:


2. ¿Qué aceleración adquirirá un cuerpo de 0,5 Kg. cuando sobre él actúa una fuerza de 200000
dinas?

Datos
a =?
m = 2,5 Kg.
F = 200000 dyn
Solución
La masa está dada enM.K.S., en cambio la fuerza está dada en c.g.s.
Para trabajar con M.K.S. debemos transformar la fuerza a la unida M.K.S. de esa magnitud

(N)

La ecuación de la segunda ley de Newton viene dada por:

Despejando a tenemos:

Sustituyendo sus valores se tiene:



3. Un cuerpo pesa en la tierra 60 Kp. ¿Cuál será a su peso en la luna, donde la gravedad es 1,6
m/s2?

Datos
PT= 60 Kp = 588 N
PL =?
gL = 1,6m/s2
Solución
Para calcular el peso en la luna usamos la ecuación

Como no conocemos la masa, la calculamos por la ecuación:

que al despejar m tenemos:

Esta masa es constante en cualquier parte, por lo que podemos usarla en la ecuación
(I):



4. Un ascensor pesa 400 Kp. ¿Qué fuerza debe ejercer el cable hacia arriba para que suba con
una aceleración de 5 m/s2? Suponiendo nulo el roce y la...