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Problemas Segunda Ley de Newton

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  • 1. Problemas de Física Alberto de Jesús Carranza García 2° Ley de Newton1.- Si el peso de un bloque sobre el plano inclinado de la siguiente figura es de 500 N, con un ángulo deinclinación de 30° ¿Cual es la fuerza de fricción para el equilibrio estático? N Fk La magnitud de la fuerza de fricción puede obtenerse directamente de: W N Wy=wcos Ѳ 30° w Σfx = 0 Wx=wsen Ѳ W = 500N Σfx = Fk - wx =Fk - wsen Ѳ Wx = Wsen Ѳ =Fk - 250N =0 =(500N)(sen30°) = 250N Fk =250N2. Un bloque de 6Kg situado sobre un plano inclinado sin fricción esta unido a una masa suspendida de2.5Kg. Suponiendo que la polea no produzca fricción e ignorando las masas de la cuerda y la polea…¿Cuál será la aceleración del sistema? N a F 1 2 Wy=wcos Ѳ w 30° Wx=wsen Ѳ F = F2 – F1 = m2g – m1gsen30° = (m1 + m2) a a = m2g – m1gsen30°/ m1 + m2 a = (2.5Kg) )(9.8m/s2) – 6kg (9.8m/s2) (0.5) / (2.5 + 6) kg a = 24.5 N – 29.4N / 8.5 Kg = -0.55m/seg2
  • 2. Problemas de Física Alberto de Jesús Carranza García 2° Ley de Newton3. Dos bloques están en equilibrio estático sobre dos planos sin fricción, como se aprecia en la siguientefigura, si el peso W, es 4.0 N, ¿Cuánto pesa W2? 1 2 N2 T T T T N 2 1 W1y W2y 30° 60° 30° 60° W1x W1xDe acuerdo con W1: Con W2:ΣFx = T – W1x = T – WsenѲ = 0 ΣFx = W2x – T = W2 sen 30° - T = 0T – 4 sen 60° = 0 W2 = T/ sen30°T = 3.5 N. =3.5 N / 0.500 N W2 = 7 Newton’s4. Las masas m1=15Kg y m2=4kg están conectadas como se muestra a continuación con un coeficientede fricción Mk=0.2, ¿Cuál será la aceleración del sistema cuando el bloque se desliza sobre el plano? N T 1 Fk 2 W1cos Ѳ w 30° W2 w1sen ѲW1 = m1g =(15Kg)(9.8m/s2) = 147NW2 = m2g =(4Kg)(9.8m/s2) = 39.2N N= W1cos Ѳ N=147(cos30°) F=ma N= 127.30N W1x - W2 – Fk = (m1+m2) a W1sen 30 - W2 – Fk = (15kg+4kg) a Fk= (Mk)(N) 73.5 N – 39.2 N – 25.46 N = 19a Fk= 0.2 (127.30) Fk=25.46N a = 8.84N/19Kg a = 0.46 m/s2
  • 3. Problemas de Física Alberto de Jesús Carranza García 2° Ley de Newton5. Una caja de Madera que pesa 10Kg resbala hacia abajo sobre una rampa de acero, la cual tiene unainclinación de 20° bajo la influencia de la gravedad. Cuál es la aceleración de la caja?MK=0.30 N a Fk Fk Wy=wcos 20° w 20° Wx=wsen 20°W= mg =(10Kg)(9.8m/s2) = 98N La componente de la fuerza de peso que actúa hacia abajo del plano: Wx= Wsen 20° = (98N)(0.34) = 33NLa carga es igual a la componente de la fuerza del peso perpendicular a la superficie de la rampa, lo cuales igual a la fuerza normal. N= Wcos 20° = (98N)(0.94) = 92N N= 127.30NFk = MkN = (0.3)(92N) = 28NF = maWx – Fk = ma33N - 28N = 10kg aa = 33N – 28N / 10 Kga = 0.50 m/s2
  • 4. Problemas de Física Alberto de Jesús Carranza García 2° Ley de Newton6 – Una masa de 10 Kg se sostiene en un plano sin fricción y se conecta a una segunda masa M pormedio del dispositivo ideal de cuerda y polea. El problema es encontrar la masa M, la fuerza de reaccióndel plano inclinado sobre la masa de 10 Kg y la tensión en la cuerda, si la aceleración de la masa M es de3 m/s2 Hacia arriba. R T T 10 Kg M Wy=wcos37° w 37° W = mg Wx=wsen37°Direccion y : R – W1cos37° = R – 78.4 N = 0Direccion x : wsen37° - T = 58.8 – T= (10 kg)a = (10 kg) (3 m/s2 ) = 30 NT - mg = ma > (3 m/s2) mT = maLa fuerza de reacción es por tanto:R = 78.4N.De la segunda ecuación resulta:T = 58.8 N.Ultima ecuación:T = (3 m/s2) m28.8N/3 m/s2 = mM= 2.25 Kg.