Las fuerzas son un concepto fundamental en la asignatura de Física y Química de 4º de ESO. A lo largo de este curso, exploraremos cómo las fuerzas afectan el movimiento de los objetos y cómo se relacionan con otras magnitudes físicas. Comprender las fuerzas es esencial para resolver problemas del mundo real y para desarrollar un pensamiento crítico en el ámbito científico.
Ejercicios y Problemas Resueltos
En esta sección, encontrarás una serie de ejercicios y problemas resueltos que te ayudarán a afianzar tus conocimientos sobre las fuerzas. Cada ejercicio incluye su solución detallada, lo que te permitirá aprender de manera efectiva y aplicar lo aprendido en situaciones prácticas.
Ejercicio 1:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Un estudiante aplica una fuerza constante de 20 N sobre el objeto. Considerando que el coeficiente de fricción entre el objeto y la superficie es de 0.1, determina:
a) La fuerza de fricción que actúa sobre el objeto.
b) Si el objeto comienza a moverse, calcula la aceleración que experimentará.
c) ¿Qué fuerza neta actúa sobre el objeto después de que comienza a moverse?
Recuerda utilizar la fórmula de la fuerza de fricción \( F_{f} = \mu \cdot F_{N} \), donde \( \mu \) es el coeficiente de fricción y \( F_{N} \) es la fuerza normal.
Solución: Respuesta:
a) La fuerza de fricción que actúa sobre el objeto es \( F_{f} = 5 \, \text{N} \).
b) La aceleración que experimentará el objeto al comenzar a moverse es \( a = 3 \, \text{m/s}^2 \).
c) La fuerza neta que actúa sobre el objeto después de que comienza a moverse es \( F_{net} = 15 \, \text{N} \).
---
Explicación:
a) Para calcular la fuerza de fricción, utilizamos la fórmula:
\[
F_{f} = \mu \cdot F_{N}
\]
Donde:
- \( \mu = 0.1 \) (coeficiente de fricción)
- \( F_{N} \) (fuerza normal) es igual al peso del objeto, que se calcula como \( F_{N} = m \cdot g = 5 \, \text{kg} \cdot 9.81 \, \text{m/s}^2 = 49.05 \, \text{N} \).
Sustituyendo:
\[
F_{f} = 0.1 \cdot 49.05 \, \text{N} \approx 4.91 \, \text{N} \quad \text{(redondeando a 5 N)}
\]
b) Para determinar la aceleración, primero encontramos la fuerza neta. La fuerza aplicada es 20 N, y la fuerza de fricción que se opone es aproximadamente 5 N:
\[
F_{net} = F_{aplicada} - F_{f} = 20 \, \text{N} - 5 \, \text{N} = 15 \, \text{N}
\]
Luego, aplicamos la segunda ley de Newton \( F = m \cdot a \):
\[
a = \frac{F_{net}}{m} = \frac{15 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 3 \, \text{m/s}^2
\]
c) La fuerza neta que actúa sobre el objeto después de que comienza a moverse ya la calculamos en el inciso b):
\[
F_{net} = 15 \, \text{N}
\]
Con esto, hemos resuelto el problema paso a paso.
Ejercicio 2:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se le aplica una fuerza de 20 N hacia la derecha, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que la fricción es despreciable. Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \(4 \, \text{m/s}^2\)
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta \( F \) que actúa sobre un objeto es igual al producto de su masa \( m \) y su aceleración \( a \). Esto se expresa con la fórmula:
\[
F = m \cdot a
\]
En este caso, la fuerza aplicada es \( 20 \, \text{N} \) y la masa del objeto es \( 5 \, \text{kg} \). Necesitamos despejar \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es de \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 3:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se le aplica una fuerza constante de 10 N en línea recta, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que la fricción es despreciable. Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( 2 \, \text{m/s}^2 \)
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta aplicada a un objeto es igual al producto de su masa y la aceleración que experimenta. La fórmula es:
\[
F = m \cdot a
\]
Donde:
- \( F \) es la fuerza neta (10 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración.
Despejamos \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{10 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 2 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 2 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 4:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza de 20 N hacia la derecha, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que la única fuerza que actúa sobre el objeto es la fuerza aplicada y que no hay fricción. Utiliza la segunda ley de Newton \( F = m \cdot a \) para resolver el problema.
Solución: Respuesta: La aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Explicación: Según la segunda ley de Newton, la fuerza neta \( F \) que actúa sobre un objeto es igual a la masa \( m \) del objeto multiplicada por su aceleración \( a \):
\[
F = m \cdot a
\]
En este caso, tenemos una fuerza de \( 20 \, \text{N} \) y una masa de \( 5 \, \text{kg} \). Para encontrar la aceleración, despejamos la fórmula:
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 5:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para encontrar la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta aplicada a un objeto es igual al producto de su masa y su aceleración, es decir:
\[
F = m \cdot a
\]
Donde:
- \( F \) es la fuerza neta (20 N en este caso),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración que queremos encontrar.
Reorganizamos la fórmula para despejar \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 6:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que la fricción es despreciable. ¿Qué distancia recorrerá el objeto en 3 segundos desde que se aplica la fuerza? Usa la fórmula \( F = m \cdot a \) para calcular la aceleración y la ecuación del movimiento rectilíneo uniforme acelerado para la distancia.
Solución: Respuesta: La aceleración del objeto es \(4 \, \text{m/s}^2\) y la distancia recorrida en 3 segundos es \(18 \, \text{m}\).
Explicación:
Primero, utilizamos la fórmula de la segunda ley de Newton para calcular la aceleración \(a\):
\[
F = m \cdot a
\]
Donde:
- \(F = 20 \, \text{N}\) (fuerza aplicada)
- \(m = 5 \, \text{kg}\) (masa del objeto)
Despejando para \(a\):
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Ahora, para calcular la distancia \(d\) recorrida en 3 segundos, utilizamos la ecuación del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado:
\[
d = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} a t^2
\]
Donde:
- \(v_0 = 0 \, \text{m/s}\) (velocidad inicial, ya que el objeto está en reposo)
- \(t = 3 \, \text{s}\) (tiempo)
- \(a = 4 \, \text{m/s}^2\) (aceleración)
Sustituyendo los valores:
\[
d = 0 \cdot 3 + \frac{1}{2} \cdot 4 \cdot (3)^2 = \frac{1}{2} \cdot 4 \cdot 9 = 18 \, \text{m}
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \(4 \, \text{m/s}^2\) y la distancia recorrida en 3 segundos es \(18 \, \text{m}\).
Ejercicio 7:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que el coeficiente de fricción cinética entre el objeto y la superficie es de 0.2. Calcula también la fuerza de fricción que actúa sobre el objeto. Usa la fórmula \( F = m \cdot a \) y \( F_{\text{fricción}} = \mu \cdot N \), donde \( \mu \) es el coeficiente de fricción y \( N \) es la fuerza normal.
Solución: Respuesta: La aceleración del objeto es \( a = 2 \, \text{m/s}^2 \) y la fuerza de fricción que actúa sobre el objeto es \( F_{\text{fricción}} = 10 \, \text{N} \).
Explicación:
1. Cálculo de la fuerza normal (N):
- El objeto está en una superficie horizontal, por lo que la fuerza normal es igual al peso del objeto.
- \( N = m \cdot g \)
- Donde \( m = 5 \, \text{kg} \) y \( g = 9.81 \, \text{m/s}^2 \).
- \( N = 5 \, \text{kg} \cdot 9.81 \, \text{m/s}^2 = 49.05 \, \text{N} \).
2. Cálculo de la fuerza de fricción:
- Usamos la fórmula \( F_{\text{fricción}} = \mu \cdot N \).
- Donde \( \mu = 0.2 \).
- \( F_{\text{fricción}} = 0.2 \cdot 49.05 \, \text{N} = 9.81 \, \text{N} \) (aproximamos a 10 N).
3. Cálculo de la fuerza neta (F_net):
- La fuerza neta es la fuerza aplicada menos la fuerza de fricción.
- \( F_{\text{net}} = F_{\text{aplicada}} - F_{\text{fricción}} = 20 \, \text{N} - 10 \, \text{N} = 10 \, \text{N} \).
4. Cálculo de la aceleración (a):
- Aplicamos la fórmula \( F = m \cdot a \).
- Entonces, \( a = \frac{F_{\text{net}}}{m} = \frac{10 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 2 \, \text{m/s}^2 \).
Por lo tanto, el objeto experimenta una aceleración de \( 2 \, \text{m/s}^2 \) y la fuerza de fricción que actúa sobre él es de \( 10 \, \text{N} \).
Ejercicio 8:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N sobre él, ¿cuál será la aceleración del objeto? Utiliza la fórmula \( F = m \cdot a \) para resolver el problema, donde \( F \) es la fuerza aplicada, \( m \) es la masa del objeto y \( a \) es la aceleración.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para encontrar la aceleración del objeto, utilizamos la fórmula \( F = m \cdot a \), donde \( F \) es la fuerza aplicada (20 N), \( m \) es la masa del objeto (5 kg), y \( a \) es la aceleración que queremos calcular.
Despejamos la fórmula para \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 9:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N hacia la derecha, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que no hay fricción. Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para encontrar la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta (\( F \)) que actúa sobre un objeto es igual al producto de su masa (\( m \)) y su aceleración (\( a \)). Matemáticamente, esto se expresa como:
\[
F = m \cdot a
\]
En este caso, sabemos que la fuerza aplicada \( F = 20 \, \text{N} \) y la masa del objeto \( m = 5 \, \text{kg} \). Para encontrar la aceleración, despejamos \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es de \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 10:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N en la dirección del movimiento, ¿cuál será la aceleración del objeto? Utiliza la segunda ley de Newton, \( F = m \cdot a \), para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para encontrar la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta aplicada a un objeto es igual al producto de su masa y su aceleración, expresado como \( F = m \cdot a \).
En este caso, tenemos:
- Fuerza \( F = 20 \, \text{N} \)
- Masa \( m = 5 \, \text{kg} \)
Podemos despejar la aceleración \( a \) de la siguiente manera:
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 11:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para encontrar la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que se expresa como:
\[
F = m \cdot a
\]
donde \( F \) es la fuerza aplicada, \( m \) es la masa del objeto y \( a \) es la aceleración.
En este caso, tenemos:
- Fuerza \( F = 20 \, \text{N} \)
- Masa \( m = 5 \, \text{kg} \)
Despejamos \( a \) de la fórmula:
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 12:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Usa la fórmula \( F = m \cdot a \) para calcular la aceleración.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la fórmula de la segunda ley de Newton:
\[
F = m \cdot a
\]
Donde:
- \( F \) es la fuerza aplicada (20 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración que queremos encontrar.
Despejamos la aceleración \( a \):
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es de \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 13:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que no hay fricción. Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que se expresa como:
\[
F = m \cdot a
\]
donde \( F \) es la fuerza neta aplicada, \( m \) es la masa del objeto y \( a \) es la aceleración. En este caso, tenemos:
- \( F = 20 \, \text{N} \)
- \( m = 5 \, \text{kg} \)
Despejamos la aceleración \( a \):
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 14:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que no hay fricción. Usa la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para encontrar la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que se expresa como:
\[
F = m \cdot a
\]
donde:
- \( F \) es la fuerza neta aplicada (20 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración.
Reorganizando la fórmula para despejar \( a \), tenemos:
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 15:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que no hay fricción. ¿Qué distancia recorrerá en 4 segundos? Utiliza la segunda ley de Newton \( F = m \cdot a \) para resolver el problema.
Solución: Respuesta: La aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \) y la distancia recorrida en 4 segundos es \( 32 \, \text{m} \).
Explicación:
Para encontrar la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que se expresa como:
\[
F = m \cdot a
\]
Donde:
- \( F \) es la fuerza aplicada (20 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración.
Despejamos \( a \):
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Ahora, para calcular la distancia que recorrerá el objeto en 4 segundos, utilizamos la fórmula del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado:
\[
d = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} a \cdot t^2
\]
Dado que el objeto parte del reposo, \( v_0 = 0 \), así que la fórmula se simplifica a:
\[
d = \frac{1}{2} a \cdot t^2
\]
Sustituyendo los valores:
\[
d = \frac{1}{2} \cdot 4 \, \text{m/s}^2 \cdot (4 \, \text{s})^2 = \frac{1}{2} \cdot 4 \cdot 16 = 32 \, \text{m}
\]
Por lo tanto, el objeto recorrerá \( 32 \, \text{m} \) en 4 segundos.
Ejercicio 16:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que la fricción es despreciable. Usa la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para resolver el ejercicio, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta \( F \) es igual a la masa \( m \) del objeto multiplicada por su aceleración \( a \):
\[
F = m \cdot a
\]
Dado que la masa \( m = 5 \, \text{kg} \) y la fuerza aplicada \( F = 20 \, \text{N} \), podemos despejar la aceleración:
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 17:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 15 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 3 \, \text{m/s}^2 \)
Para resolver este problema, utilizamos la segunda ley de Newton, que se expresa como:
\[
F = m \cdot a
\]
Donde:
- \( F \) es la fuerza neta aplicada (15 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración que queremos encontrar.
Despejamos la aceleración \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{15 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 3 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 3 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 18:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 15 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que no hay fricción. Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 3 \, \text{m/s}^2 \)
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta (\( F \)) que actúa sobre un objeto es igual al producto de su masa (\( m \)) y su aceleración (\( a \)). La fórmula es:
\[
F = m \cdot a
\]
Dado que la fuerza aplicada es de 15 N y la masa del objeto es de 5 kg, podemos despejar la aceleración:
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{15 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 3 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 3 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 19:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 15 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que no hay fricción. Usa la fórmula \( F = ma \) para resolver el problema y expresa la respuesta en \( \text{m/s}^2 \).
Solución: Respuesta: \( 3 \, \text{m/s}^2 \)
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la fórmula de la segunda ley de Newton:
\[
F = ma
\]
donde:
- \( F \) es la fuerza aplicada (15 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración que queremos encontrar.
Despejamos \( a \):
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{15 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 3 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 3 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 20:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 15 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que la única fuerza que actúa sobre el objeto, además de la fuerza aplicada, es la fuerza de gravedad. Utiliza la fórmula \( F = m \cdot a \) para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( 3 \, \text{m/s}^2 \)
Para resolver el problema, utilizamos la fórmula de la segunda ley de Newton, que se expresa como:
\[
F = m \cdot a
\]
Donde:
- \( F \) es la fuerza neta aplicada al objeto (15 N).
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg).
- \( a \) es la aceleración que queremos encontrar.
Despejamos la fórmula para encontrar la aceleración \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{15 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 3 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto será de \( 3 \, \text{m/s}^2 \).
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En esta sección, resumiremos los conceptos clave del temario de Fuerzas que has estudiado en 4º de ESO. Este recordatorio te ayudará a aclarar cualquier duda que puedas tener mientras realizas los ejercicios.
Temario
1. Definición de Fuerza
2. Tipos de Fuerzas
Fuerzas de contacto
Fuerzas a distancia
3. Leyes de Newton
Primera Ley (Inercia)
Segunda Ley (F=ma)
Tercera Ley (Acción y reacción)
4. Fuerza de Fricción
5. Fuerza Gravitatoria
6. Fuerzas Resultantes
7. Equilibrio de Cuerpos
Recordatorio de Teoría
La fuerza se define como cualquier interacción que, al ser no equilibrada, cambia el estado de movimiento de un objeto. Las fuerzas pueden clasificarse en contacto (como la fricción) y a distancia (como la gravedad).
Las tres leyes de Newton son fundamentales para entender el comportamiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas:
Primera Ley: Un objeto en reposo permanecerá en reposo y un objeto en movimiento continuará en movimiento a velocidad constante a menos que una fuerza externa actúe sobre él.
Segunda Ley: La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa, expresada como F = ma.
Tercera Ley: Por cada acción, hay una reacción igual y opuesta.
La fricción es una fuerza que se opone al movimiento y depende de la naturaleza de las superficies en contacto. La gravedad, por su parte, es la fuerza que atrae a los objetos hacia el centro de la Tierra, y su magnitud se calcula mediante la fórmula:
\(F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\), donde G es la constante de gravitación universal.
Para resolver problemas de fuerzas, es crucial identificar todas las fuerzas que actúan sobre un objeto y calcular la fuerza resultante. Un cuerpo está en equilibrio cuando la fuerza neta es cero, es decir, cuando todas las fuerzas se cancelan entre sí.
Si tienes dudas, recuerda consultar el temario o preguntar a tu profesor para obtener más aclaraciones.
