En la asignatura de Física y Química de 3º de ESO, el estudio de las fuerzas es fundamental para entender cómo interactúan los objetos en el mundo que nos rodea. A través de este portal, Cepa Ingenio, ofrecemos recursos didácticos que permiten a los alumnos profundizar en los conceptos de fuerza, masa y aceleración, así como en las leyes que rigen el movimiento. Nuestro objetivo es facilitar el aprendizaje mediante la práctica constante y la resolución de problemas, asegurando así una sólida comprensión de los temas tratados.
Ejercicios y Problemas Resueltos
A continuación, presentamos una selección de ejercicios y problemas resueltos en relación a las fuerzas, que permitirán a los estudiantes consolidar sus conocimientos y enfrentar los retos de manera efectiva. Cada ejercicio incluye su respectiva solución, lo que facilitará el aprendizaje autónomo y la autoevaluación.
Ejercicio 1:Una caja de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Se aplica una fuerza de 20 N en dirección horizontal. Considera que el coeficiente de fricción estática entre la caja y la superficie es de 0.4 y el coeficiente de fricción cinética es de 0.3.
1. ¿Se moverá la caja? Justifica tu respuesta calculando la fuerza de fricción máxima.
2. Si la caja se mueve, calcula la aceleración de la caja.
Solución: Respuesta:
1. La caja no se moverá.
Para justificarlo, calculamos la fuerza de fricción máxima utilizando la fórmula:
\[
f_{\text{fricción máxima}} = \mu_s \cdot N
\]
donde \( \mu_s \) es el coeficiente de fricción estática (0.4) y \( N \) es la normal, que en este caso es igual al peso de la caja.
El peso \( P \) de la caja se calcula como:
\[
P = m \cdot g
\]
donde \( m \) es la masa de la caja (5 kg) y \( g \) es la aceleración debida a la gravedad (aproximadamente \( 9.81 \, \text{m/s}^2 \)). Entonces,
\[
N = P = 5 \, \text{kg} \cdot 9.81 \, \text{m/s}^2 = 49.05 \, \text{N}
\]
Ahora calculamos la fuerza de fricción máxima:
\[
f_{\text{fricción máxima}} = 0.4 \cdot 49.05 \, \text{N} \approx 19.62 \, \text{N}
\]
Dado que la fuerza aplicada (20 N) es mayor que la fuerza de fricción máxima (19.62 N), la caja no se moverá, ya que la fuerza de fricción estática es suficiente para mantenerla en reposo.
2. Si la caja se mueve, calculamos la aceleración de la caja.
La fuerza de fricción cinética se calcula como:
\[
f_{\text{fricción cinética}} = \mu_k \cdot N
\]
donde \( \mu_k \) es el coeficiente de fricción cinética (0.3):
\[
f_{\text{fricción cinética}} = 0.3 \cdot 49.05 \, \text{N} \approx 14.72 \, \text{N}
\]
La fuerza neta que actúa sobre la caja, cuando se mueve, se calcula restando la fuerza de fricción cinética de la fuerza aplicada:
\[
F_{\text{net}} = F_{\text{aplicada}} - f_{\text{fricción cinética}} = 20 \, \text{N} - 14.72 \, \text{N} \approx 5.28 \, \text{N}
\]
Finalmente, para encontrar la aceleración de la caja, utilizamos la segunda ley de Newton:
\[
F_{\text{net}} = m \cdot a \implies a = \frac{F_{\text{net}}}{m}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
a = \frac{5.28 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} \approx 1.056 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, si la caja se mueve, la aceleración de la caja será aproximadamente \( 1.06 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 2:Un objeto de masa \( m = 5 \, \text{kg} \) se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal y se le aplica una fuerza constante de \( F = 20 \, \text{N} \) en la dirección horizontal. La superficie presenta un coeficiente de fricción cinética \( \mu_k = 0.3 \).
a) Calcula la aceleración del objeto una vez que se ha superado la fricción.
b) Determina la distancia que recorrerá el objeto en los primeros 5 segundos desde que se aplica la fuerza.
c) ¿Cuál será la velocidad del objeto al final de esos 5 segundos?
Considera que la única fuerza que actúa en la dirección horizontal, además de la fuerza aplicada, es la fricción y que la aceleración debida a la gravedad es \( g = 9.81 \, \text{m/s}^2 \).
Solución: Respuesta:
a) La aceleración del objeto una vez que se ha superado la fricción es \( a = 2 \, \text{m/s}^2 \).
b) La distancia que recorrerá el objeto en los primeros 5 segundos es \( d = 25 \, \text{m} \).
c) La velocidad del objeto al final de esos 5 segundos es \( v = 10 \, \text{m/s} \).
---
Explicación breve:
a) Para calcular la aceleración, primero determinamos la fuerza de fricción:
\[
F_{\text{fricción}} = \mu_k \cdot m \cdot g = 0.3 \cdot 5 \, \text{kg} \cdot 9.81 \, \text{m/s}^2 = 14.715 \, \text{N}
\]
La fuerza neta se calcula restando la fuerza de fricción de la fuerza aplicada:
\[
F_{\text{neto}} = F - F_{\text{fricción}} = 20 \, \text{N} - 14.715 \, \text{N} = 5.285 \, \text{N}
\]
Usamos la segunda ley de Newton (\( F = m \cdot a \)) para encontrar la aceleración:
\[
a = \frac{F_{\text{neto}}}{m} = \frac{5.285 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} \approx 1.057 \, \text{m/s}^2
\]
b) Para calcular la distancia recorrida en 5 segundos, utilizamos la fórmula de movimiento uniformemente acelerado:
\[
d = \frac{1}{2} a t^2
\]
Sustituyendo \( a \approx 1.057 \, \text{m/s}^2 \) y \( t = 5 \, \text{s} \):
\[
d = \frac{1}{2} \cdot 1.057 \cdot (5)^2 \approx 13.21 \, \text{m}
\]
c) La velocidad final se calcula con la fórmula:
\[
v = a \cdot t
\]
Sustituyendo \( a \approx 1.057 \, \text{m/s}^2 \) y \( t = 5 \, \text{s} \):
\[
v = 1.057 \cdot 5 \approx 5.285 \, \text{m/s}
\]
Así, hemos encontrado las respuestas a cada parte del ejercicio.
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 dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Utiliza la fórmula \( F = m \cdot a \) para resolver el problema, donde \( F \) es la fuerza, \( m \) es la masa y \( a \) es la aceleración.
Solución: Respuesta: \( 2 \, \text{m/s}^2 \)
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la fórmula \( F = m \cdot a \), donde:
- \( F \) es la fuerza aplicada (10 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración que queremos encontrar.
Despejamos la fórmula para encontrar \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
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 le aplica una fuerza constante de 10 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Considera que no hay fricción en la superficie. Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \(2 \, \text{m/s}^2\)
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 (10 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:
\[
a = \frac{10 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 2 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \(2 \, \text{m/s}^2\).
Ejercicio 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 \( F = m \cdot a \) para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para encontrar la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta \( F \) es igual a la masa \( m \) multiplicada por la aceleración \( a \):
\[
F = m \cdot a
\]
En este caso, tenemos:
- Fuerza \( F = 20 \, \text{N} \)
- Masa \( m = 5 \, \text{kg} \)
Podemos despejar la aceleración \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
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 entre el objeto y la superficie es despreciable. Utiliza la segunda ley de Newton y muestra todos los pasos de tu razonamiento.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
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 (20 N en este caso),
- \( m \) 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:
\[
a = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 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? (Utiliza la fórmula \( F = m \cdot a \) donde \( F \) es la fuerza, \( m \) es la masa y \( a \) es la aceleración).
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para encontrar 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 \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
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 8:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 30 N en dirección horizontal, determina la aceleración del objeto y la distancia que recorrerá en 4 segundos, considerando que la fricción es despreciable. Utiliza la segunda ley de Newton y la ecuación de movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
Solución: Respuesta: La aceleración del objeto es \(6 \, \text{m/s}^2\) y la distancia recorrida en 4 segundos es \(48 \, \text{m}\).
---
Explicación:
1. Cálculo de la aceleración: Utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que \(F = m \cdot a\), donde \(F\) es la fuerza neta, \(m\) es la masa y \(a\) es la aceleración.
Dada la fuerza \(F = 30 \, \text{N}\) y la masa \(m = 5 \, \text{kg}\):
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{30 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 6 \, \text{m/s}^2
\]
2. Cálculo de la distancia recorrida: Usamos la ecuación de movimiento rectilíneo uniformemente acelerado:
\[
d = v_i \cdot t + \frac{1}{2} a \cdot t^2
\]
Donde \(v_i = 0 \, \text{m/s}\) (ya que el objeto parte del reposo), \(a = 6 \, \text{m/s}^2\) y \(t = 4 \, \text{s}\):
\[
d = 0 \cdot 4 + \frac{1}{2} \cdot 6 \cdot (4^2) = \frac{1}{2} \cdot 6 \cdot 16 = 48 \, \text{m}
\]
Por lo tanto, la aceleración es \(6 \, \text{m/s}^2\) y la distancia recorrida en 4 segundos es \(48 \, \text{m}\).
Ejercicio 9: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 \((F = m \cdot a)\) para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para resolver el problema, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta (\(F\)) aplicada a un objeto es igual al producto de su masa (\(m\)) y su aceleración (\(a\)). La fórmula es:
\[
F = m \cdot a
\]
Dado que la masa del objeto es \(m = 5 \, \text{kg}\) y la fuerza aplicada es \(F = 20 \, \text{N}\), 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 10: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 la resistencia del aire despreciable y utiliza la segunda ley de Newton para resolver el problema. Calcula también la distancia que recorrerá el objeto en 4 segundos.
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 calcular la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta \(F\) es igual a la masa \(m\) multiplicada por la aceleración \(a\):
\[
F = m \cdot a
\]
Dado que la fuerza aplicada es \(20 \, \text{N}\) y la masa del objeto es \(5 \, \text{kg}\), podemos despejar la aceleración:
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{20 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2
\]
Para calcular la distancia recorrida en \(4\) segundos, utilizamos la fórmula de la distancia en movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, partiendo del reposo:
\[
d = \frac{1}{2} a t^2
\]
Sustituyendo los valores de \(a\) y \(t\):
\[
d = \frac{1}{2} \cdot 4 \, \text{m/s}^2 \cdot (4 \, \text{s})^2 = \frac{1}{2} \cdot 4 \cdot 16 = 32 \, \text{m}
\]
Por lo tanto, la distancia recorrida en \(4\) segundos es \(32 \, \text{m}\).
Ejercicio 11: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 y considera que no hay fricción.
Solución: Respuesta: \( a = 3 \, \text{m/s}^2 \)
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 (\( a \)). Esto se expresa matemáticamente como:
\[
F = m \cdot a
\]
En este caso, tenemos:
- \( F = 15 \, \text{N} \) (fuerza aplicada)
- \( m = 5 \, \text{kg} \) (masa del objeto)
Despejamos \( a \) de la ecuación:
\[
a = \frac{F}{m}
\]
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 12: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. ¿Qué fuerza de fricción, si existe, podría estar actuando sobre el objeto?
Solución: Respuesta: La aceleración del objeto es \(3 \, \text{m/s}^2\).
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, la fuerza aplicada es de \(15 \, \text{N}\) y la masa del objeto es de \(5 \, \text{kg}\). Despejamos la aceleración:
\[
a = \frac{F}{m} = \frac{15 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 3 \, \text{m/s}^2
\]
En cuanto a la fuerza de fricción, si existe, se opone al movimiento. Para que el objeto se mantenga en movimiento con la fuerza de \(15 \, \text{N}\) y produzca una aceleración de \(3 \, \text{m/s}^2\), la fuerza de fricción debe ser menor que \(15 \, \text{N}\). Si consideramos que no hay otras fuerzas involucradas, podríamos decir que la fuerza de fricción está actuando, pero no es suficiente para impedir que el objeto acelere.
Ejercicio 13: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. ¿Qué fuerza de fricción se necesitaría para mantener el objeto en equilibrio si la fuerza de fricción máxima es de 10 N?
Solución: Respuesta: La aceleración del objeto será de \(3 \, \text{m/s}^2\) y la fuerza de fricción necesaria para mantener el objeto en equilibrio será de \(15 \, \text{N}\).
Explicación:
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta (\(F_{\text{net}}\)) sobre un objeto es igual al producto de su masa (\(m\)) y su aceleración (\(a\)):
\[
F_{\text{net}} = m \cdot a
\]
Dado que el objeto tiene una masa de \(5 \, \text{kg}\) y se le aplica una fuerza constante de \(15 \, \text{N}\), podemos calcular la aceleración:
1. La fuerza neta es igual a la fuerza aplicada, ya que no hay otras fuerzas actuando en la dirección horizontal (suponiendo que no hay fricción inicialmente):
\[
F_{\text{net}} = 15 \, \text{N}
\]
2. Aplicamos la segunda ley de Newton:
\[
15 \, \text{N} = 5 \, \text{kg} \cdot a
\]
3. Despejamos \(a\):
\[
a = \frac{15 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 3 \, \text{m/s}^2
\]
Para determinar la fuerza de fricción necesaria para mantener el objeto en equilibrio, considerando que la fuerza de fricción máxima es de \(10 \, \text{N}\), debemos igualar la fuerza de fricción a la fuerza aplicada para que el objeto no se mueva:
\[
F_{\text{fricción}} = 15 \, \text{N}
\]
Dado que la fuerza de fricción máxima es de \(10 \, \text{N}\), esto indica que no se podría equilibrar la fuerza aplicada solo con la fricción, ya que \(15 \, \text{N} > 10 \, \text{N}\). Por lo tanto, para que el objeto permanezca en equilibrio, se necesitaría una fuerza de fricción de \(15 \, \text{N}\), que excede la fuerza de fricción máxima disponible.
Ejercicio 14: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 (\(F = m \cdot a\)) 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 (\(F\)) es igual al producto de la masa (\(m\)) y la aceleración (\(a\)). La fórmula es:
\[
F = m \cdot a
\]
Dado que la masa del objeto es \(m = 5 \, \text{kg}\) y la fuerza aplicada es \(F = 15 \, \text{N}\), 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 15: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 fórmula \( F = m \cdot a \) para resolver el problema, donde \( F \) es la fuerza, \( m \) es la masa y \( a \) es la aceleración.
Solución: Respuesta: \( a = 3 \, \text{m/s}^2 \)
Para resolver el problema, utilizamos la fórmula de la segunda ley de Newton:
\[
F = m \cdot a
\]
Donde:
- \( F \) es la fuerza aplicada (15 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración que queremos encontrar.
Despejamos \( a \):
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Sustituimos los valores:
\[
a = \frac{15 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 3 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es de \( 3 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 16: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 segunda ley de Newton para resolverlo.
Solución: Respuesta: \(3 \, \text{m/s}^2\)
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:
- \(F = 15 \, \text{N}\)
- \(m = 5 \, \text{kg}\)
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 17:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si se aplica una fuerza constante de 10 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Usa la fórmula \( F = m \cdot a \) para resolver el problema.
Solución: Respuesta: \( 2 \, \text{m/s}^2 \)
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 (10 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:
\[
a = \frac{10 \, \text{N}}{5 \, \text{kg}} = 2 \, \text{m/s}^2
\]
Por lo tanto, la aceleración del objeto es \( 2 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 18:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si aplicamos una fuerza 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: La aceleración del objeto es \(3 \, \text{m/s}^2\).
Explicación: Según la segunda ley de Newton, la relación entre la fuerza neta (\(F\)), la masa (\(m\)) y la aceleración (\(a\)) está dada por la fórmula:
\[
F = m \cdot a
\]
En este caso, tenemos una fuerza de \(15 \, \text{N}\) aplicada y la masa del objeto es \(5 \, \text{kg}\). Sustituyendo los valores en la fórmula, 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 aplicamos una fuerza constante de 20 N sobre él, ¿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 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 (20 N),
- \( m \) es la masa del objeto (5 kg),
- \( a \) es la aceleración que queremos encontrar.
Despejamos 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 de \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
Ejercicio 20:Un objeto de 5 kg se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Si aplicamos una fuerza constante de 20 N en dirección horizontal, ¿cuál será la aceleración del objeto? Utiliza la segunda ley de Newton para resolver el ejercicio. Recuerda que la fórmula que debes emplear es \( F = m \cdot a \), donde \( F \) es la fuerza neta, \( m \) es la masa y \( a \) es la aceleración.
Solución: Respuesta: \( a = 4 \, \text{m/s}^2 \)
Para calcular la aceleración del objeto, utilizamos la segunda ley de Newton, que se expresa con la fórmula:
\[
F = m \cdot a
\]
Donde \( F \) es la fuerza neta (20 N), \( m \) es la masa del objeto (5 kg) y \( a \) es la aceleración que queremos encontrar. 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 \( 4 \, \text{m/s}^2 \).
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En esta sección, te ofrecemos un resumen del temario de Fuerzas correspondiente a 3º de ESO en la asignatura de Física y Química. Es fundamental que recuerdes los conceptos clave mientras realizas los ejercicios para poder aplicarlos correctamente.
Temario
Definición de fuerza
Tipos de fuerzas
Leyes de Newton
Fuerza de fricción
Fuerzas en equilibrio
Diagramas de cuerpo libre
Recordatorio de Teoría
Fuerza: Es una interacción que puede cambiar el estado de movimiento de un objeto. Se mide en Newtons (N).
Existen varios tipos de fuerzas, entre ellas la fuerza gravitatoria, la fuerza de contacto (como la fricción) y la fuerza elástica. Cada una tiene características y efectos distintos en los objetos.
Las Leyes de Newton son fundamentales para entender el movimiento. La primera ley establece que un objeto en reposo permanecerá en reposo y un objeto en movimiento continuará en movimiento a menos que actúe sobre él una fuerza externa. La segunda ley relaciona la fuerza, la masa y la aceleración mediante la fórmula F = m cdot a. La tercera ley indica que a toda acción hay una reacción igual y opuesta.
La fuerza de fricción es la que se opone al movimiento entre dos superficies en contacto. Es importante considerar su magnitud al analizar situaciones en las que intervienen fuerzas.
Para que un objeto esté en equilibrio, las fuerzas que actúan sobre él deben balancearse, lo que significa que la suma de todas las fuerzas es cero. Los diagramas de cuerpo libre son herramientas útiles para visualizar y resolver problemas de fuerzas en equilibrio.
Si en cualquier momento tienes dudas, no dudes en consultar el temario o preguntarle a tu profesor. ¡Sigue practicando y fortaleciendo tus conocimientos en Física y Química!