Leyes de Newton (Ejercicios)
Summary
TLDREn este vídeo se exploran ejemplos de las leyes de Newton. Se calcula la masa de una moneda usando la segunda ley de Newton, donde fuerza equivale a masa por aceleración. Se resuelven problemas de aceleración con fuerzas opuestas y se determina la fuerza necesaria para un móvil alcanzar cierta velocidad. Además, se analiza cómo la aceleración cambia con incrementos de fuerza y reducciones de masa. El vídeo es una guía útil para entender las aplicaciones prácticas de las leyes de Newton.
Takeaways
- 🔍 En el primer ejemplo, se utiliza la segunda ley de Newton para encontrar la masa de una moneda que se acelera con una fuerza de 5 newton sobre un plano sin fricción, resultando en una masa de 0.08 kilogramos.
- 📐 Se resuelve un ejercicio sobre un objeto de 800 gramos sometido a dos fuerzas opuestas, calculando la aceleración resultante como 75 metros sobre segundos al cuadrado.
- 🚀 Se determina la fuerza necesaria para que un móvil de 1500 kilogramos adquiera una velocidad de 2 metros por segundo en 24 segundos, utilizando la fórmula de aceleración y obteniendo una fuerza de 125 newton.
- 🔗 Se analiza cómo la aceleración cambia cuando la fuerza se incrementa al triple y la masa se reduce a un tercio, concluyendo que la aceleración aumenta 9 veces.
- 🧮 Se enfatiza la importancia de realizar conversiones de unidades, como de gramos a kilogramos, para resolver problemas de física correctamente.
- 📉 Se explica que la aceleración es directamente proporcional a la fuerza y inversamente proporcional a la masa, según la segunda ley de Newton.
- 🔄 Se menciona la necesidad de despejar variables en ecuaciones para resolver problemas de física, como la masa o la aceleración.
- 📚 Se destaca la aplicación práctica de las leyes de Newton en problemas de movimiento y fuerzas, mostrando cómo se aplican en contextos reales.
- 📉 Se resalta la importancia de entender las unidades y cómo cancelan en cálculos dimensionales para obtener resultados en la unidad correcta.
- 🎯 Se invita a los espectadores a interactuar con el contenido, animándolos a dar like y suscribirse al canal para seguir aprendiendo sobre física.
Q & A
¿Cuál es la primera ley de Newton que se menciona en el vídeo?
-La primera ley de Newton que se menciona es la segunda ley, que establece que la fuerza es igual a la masa multiplicada por la aceleración (F = m * a).
¿Cómo se calcula la masa de una moneda en el primer ejemplo del vídeo?
-Para calcular la masa de la moneda, se utiliza la fórmula F = m * a, donde F es la fuerza de 5 newton y a es la aceleración de 62.5 metros por segundo al cuadrado. Al despejar la masa (m), se obtiene m = F / a, lo que da como resultado 0.08 kilogramos, que se convierte a 80 gramos.
En el segundo ejemplo, ¿cuál es la fuerza resultante cuando se aplican dos fuerzas opuestas de 48 newton y 108 newton?
-La fuerza resultante se calcula restando la fuerza menor de la mayor, es decir, 108 newton - 48 newton, lo que da un total de 60 newton.
¿Cómo se determina la aceleración de un objeto en el segundo ejemplo del vídeo?
-Para determinar la aceleración, se usa la fórmula de la segunda ley de Newton, despejando la aceleración (a) como F / m. Con una fuerza resultante de 60 newton y una masa de 0.8 kilogramos (800 gramos convertidos a kilogramos), se obtiene una aceleración de 75 metros por segundo al cuadrado.
En el tercer ejemplo, ¿cuál es la fuerza necesaria para que un móvil de 1500 kilogramos adquiera una velocidad de 2 metros por segundo en 24 segundos?
-Primero se calcula la aceleración usando la fórmula a = (v_final - v_inicial) / t, dando como resultado 1/12 metros por segundo al cuadrado. Luego, usando la fórmula F = m * a, con una masa de 1500 kilogramos y una aceleración de 1/12, se obtiene una fuerza de 125 newton.
¿Cómo cambia la aceleración si la fuerza se incrementa al triple y la masa se reduce tres veces, según el cuarto ejemplo?
-Si la fuerza se incrementa al triple (3F) y la masa se reduce a un tercio (m/3), la aceleración se ve afectada por ambas variables. La nueva aceleración (a') se calcula como (3F) / (m/3), lo que resulta en 9 veces la aceleración original (9a).
¿Qué significa el análisis dimensional mencionado en el vídeo al calcular la masa de la moneda?
-El análisis dimensional es una técnica para verificar la consistencia de las unidades en una ecuación. En este caso, al dividir newtons (unidad de fuerza) entre metros por segundo al cuadrado (unidad de aceleración), las unidades de kilogramos en newtons se cancelan, dejando kilogramos como unidad de masa.
¿Por qué es necesario convertir la masa de 800 gramos a kilogramos en el segundo ejemplo del vídeo?
-Es necesario convertir la masa de 800 gramos a kilogramos porque en la fórmula de la segunda ley de Newton, la masa debe estar en kilogramos para que las unidades sean coherentes con las de la fuerza en newtons.
¿Cuál es la relación entre la fuerza y la aceleración según la segunda ley de Newton?
-Según la segunda ley de Newton, existe una relación directa entre la fuerza aplicada a un objeto y su aceleración; cuanto mayor sea la fuerza, mayor será la aceleración que experimentará el objeto, siempre que la masa del objeto sea constante.
¿Cómo se calcula la aceleración en el tercer ejemplo del vídeo, donde un móvil de 1500 kilogramos parte del reposo y alcanza una velocidad de 2 metros por segundo en 24 segundos?
-Para calcular la aceleración, se utiliza la fórmula a = (v_final - v_inicial) / t. Dado que el móvil parte del reposo (v_inicial = 0) y alcanza una velocidad de 2 metros por segundo en 24 segundos, la aceleración es (2 m/s - 0 m/s) / 24 s, que resulta en 1/12 metros por segundo al cuadrado.
Outlines
📚 Análisis de la Segunda Ley de Newton
En este primer párrafo, se aborda el cálculo de la masa de una moneda usando la Segunda Ley de Newton. Se describe cómo, al aplicar una fuerza de 5 newtons sobre una moneda en un plano sin fricción, y observar que esta se acelera 62.5 metros por segundo al cuadrado, se puede determinar la masa. La fórmula de Newton (fuerza = masa x aceleración) se utiliza para despejar la masa, obteniendo masa = fuerza / aceleración. Al sustituir los valores, se calcula una masa de 0.08 kilogramos, que luego se convierte a 80 gramos, coincidiendo con una de las opciones del ejercicio.
🔍 Cálculo de la Aceleración con Fuerzas Opuestas
El segundo párrafo se centra en el cálculo de la aceleración de un objeto al cual se le aplican dos fuerzas opuestas de 48 y 108 newtons, respectivamente. Se explica que la fuerza resultante es la diferencia entre ambas (108 - 48 = 60 newtons) y se usa para calcular la aceleración mediante la fórmula de Newton. Al convertir la masa de 800 gramos a 0.8 kilogramos y aplicar la fórmula, se obtiene una aceleración de 75 metros por segundo al cuadrado, que corresponde a una de las opciones correctas del ejercicio.
⏱ Cálculo de la Fuerza para un Movimiento Acelerado
Este tercer párrafo trata sobre cómo calcular la fuerza necesaria para que un móvil de 1500 kilogramos adquiera una velocidad de 2 metros por segundo en 24 segundos. Se utiliza la fórmula de aceleración (aceleración = (velocidad final - velocidad inicial) / tiempo) para determinar la aceleración, que luego se introduce en la fórmula de Newton para calcular la fuerza (fuerza = masa x aceleración). Al realizar los cálculos, se obtiene una fuerza de 125 newtons, que es la respuesta correcta al problema planteado.
🔄 Efecto de Cambios en Fuerza y Masa en la Aceleración
El cuarto párrafo analiza cómo varía la aceleración si la fuerza se incrementa al triple y la masa se reduce a un tercio. Se utiliza la fórmula de aceleración (aceleración = fuerza / masa) y se muestra que, al aplicar estas condiciones, la aceleración aumenta nueve veces su valor original. Esto se deduce de la manipulación algebraica de la fórmula, demostrando que la aceleración se ve fuertemente influenciada por cambios en la fuerza y la masa.
Mindmap
Keywords
💡Leyes de Newton
💡Fuerza
💡Masa
💡Aceleración
💡Sin fricción
💡Fuerza resultante
💡Unidades de medida
💡Dimensionalidad
💡Ley del sándwich
💡Velocidad inicial y final
Highlights
Revisión de ejemplos sobre las leyes de Newton.
Primer ejemplo: Fuerza de 5 newton aplicada sobre una moneda sin fricción.
La moneda acelera 62.5 metros sobre segundos al cuadrado.
Aplicación de la segunda ley de Newton para encontrar la masa.
Masa calculada como 0.08 kilogramos.
Conversión de masa de kilogramos a gramos.
Resultado de masa en gramos: 80 gramos.
Segundo ejemplo: Fuerza resultante de dos fuerzas opuestas.
Fuerzas de 48 y 108 newton aplicadas sobre un objeto de 800 gramos.
Cálculo de la aceleración usando la fuerza resultante.
Resultado de la aceleración: 75 metros sobre segundos al cuadrado.
Tercer ejemplo: Fuerza necesaria para un móvil de 1500 kilogramos.
Objetivo: Acelerar el móvil de 0 a 2 metros sobre segundo en 24 segundos.
Cálculo de la aceleración usando la fórmula de MRW.
Fuerza calculada como 125 newton.
Cuarto ejemplo: Efecto de incrementar la fuerza y reducir la masa en la aceleración.
Incremento de la fuerza al triple y reducción de la masa a la tercera parte.
Resultado: La aceleración aumenta 9 veces.
Conclusión: La aceleración es directamente proporcional a la fuerza y inversamente proporcional a la masa.
Transcripts
en este vídeo vamos a revisar algunos
ejemplos acerca de las leyes de newton
comenzamos con el primer ejemplo a una
moneda de masa m se le aplicó una fuerza
de 5 newton sobre un plano sin fricción
si ésta logra acelerar 60 y 2.5 metros
sobre segundos cuadrados cuál es el
valor de dicha masa para resolver este
problema vamos a obtener primero los
datos que nos da tenemos 5 newton que
corresponde a la fuerza que se aplica
sobre esta moneda
también tenemos la aceleración que es de
62.5 metros sobre segundos al cuadrado y
el problema nos pide el valor de la masa
para obtener la masa de la moneda vamos
a utilizar la fórmula de la segunda ley
de newton que es fuerza es igual a masa
por aceleración el problema nos pide
obtener la masa por lo que vamos a tener
que despejar la de esta fórmula si
despejamos a la masa la aceleración que
está multiplicando pasa dividiendo de
esta forma nos queda masa es igual a
fuerza sobre aceleración ahora vamos a
sustituir los datos al sustituir los
datos tenemos masa es igual a la fuerza
que nos da el problema que es de 5
newton entre la aceleración que es de
62.5 metros sobre segundos al cuadrado
por lo tanto hacemos la división y
obtenemos 0.08 las unidades de este dato
que estamos obteniendo se encuentran en
kilogramos ya que al hacer el análisis
dimensional tenemos que los newtons son
kilogramos por metro sobre
al cuadrado y al dividirlo entre las
unidades de aceleración que son metros
sobre segundos al cuadrado estas se
cancelan dejando únicamente a los
kilogramos podemos ver que este
resultado no está en las opciones
tenemos 0.8 kilogramos que no
corresponde a nuestro resultado y
tenemos 8 kilogramos que tampoco
corresponde a nuestro resultado los
otros dos datos que se encuentran están
en gramos esto quiere decir que vamos a
convertir los kilogramos a gramos para
hacer esta conversión recordemos que un
kilogramo es igual a 1000 gramos
por lo tanto si queremos convertir los
kilogramos a gramos
tendríamos que multiplicar por mil en
cambio si queremos pasar los gramos a
kilogramos tendremos que dividir entre
1000 en este caso tenemos 0.08
kilogramos para pasarlo a gramos vamos a
multiplicar por mil al multiplicar 0.08
por mil el punto se recorre tres
casillas y de este modo obtenemos 80 en
este caso con unidades de gramos
entonces este es un resultado
equivalente que si se encuentra en las
opciones por lo tanto la respuesta
correcta es inciso b
vamos a revisar un segundo ejemplo
ejercicio 2 sobre un objeto de 800
gramos se aplican dos fuerzas una de 48
newton y otra de 108 newton con la misma
dirección pero en sentido contrario cuál
es la magnitud de la aceleración del
objeto para esto lo primero que haremos
es obtener los datos de nuestro problema
los datos que tenemos son 800 gramos que
corresponde a la masa 48 newton que es
una fuerza y 108 newton que es otra
fuerza el problema nos pide el valor de
la aceleración del objeto
para obtener la aceleración vamos a usar
la fórmula de la segunda ley de newton
que es fuerza es igual a masa por
aceleración despejamos a la aceleración
y la masa que está multiplicando pasa
dividiendo por lo tanto la aceleración
es igual a fuerza sobre masa el asunto
es que tenemos dos fuerzas cuál de las
dos fuerzas vamos a utilizar tendremos
que utilizar en este caso la fuerza
resultante el problema nos indica que
las dos fuerzas tienen la misma
dirección pero en sentido contrario por
lo tanto como están en sentido contrario
la fuerza resultante la vamos a obtener
con la diferencia de las fuerzas es
decir vamos a restar 108 newton menos 48
newton lo cual nos da una fuerza
resultante de 60 newton esta es la
fuerza que vamos a sustituir en la
expresión
al sustituir en la fórmula tenemos
aceleración es igual a fuerza que es de
60 a newton en este caso la resultante
sobre masa la masa se encuentra en
gramos recuerda para este tipo de
problemas la masa siempre debe estar en
kilogramos por lo tanto vamos a hacer
una conversión para convertir los gramos
a kilogramos tenemos que dividir entre
mil por lo tanto 800 gramos equivale a
0.8 kilogramos entonces en la fórmula
tenemos a aceleración es igual a 60
entre 0.8 hacemos la división 60 entre
0.8 y obtenemos como resultado 75 las
unidades que tenemos corresponden a
metros sobre segundos al cuadrado ya que
nos están pidiendo el valor de una
aceleración haciendo el análisis
dimensional tenemos a la fuerza que se
de newton entre
la masa que se da en kilogramos sabemos
que los newton son kilogramos por metro
sobre segundos al cuadrado y estos
kilogramos se cancelan con los del
denominador
por lo tanto obtendremos nuestro
resultado con unidades metros sobre
segundos al cuadrado por lo tanto la
respuesta correcta es inciso c
revisemos ahora un tercer ejemplo cuál
es la fuerza necesaria para que un móvil
de 1500 kilogramos partiendo del reposo
adquiera una velocidad de 2 metros sobre
segundo en 24 segundos obtengamos los
datos del problema tenemos 1500
kilogramos que corresponde a la masa del
cuerpo
el problema indica que parte del reposo
por lo tanto la velocidad inicial es de
0 metros sobre segundo
la velocidad final es de 2 metros sobre
segundo y el tiempo es de 24 segundos el
problema nos pide obtener el valor de la
fuerza para obtener la fuerza vamos a
usar la fórmula fuerza es igual a masa
por aceleración la masa ya se encuentra
en kilogramos pero no conocemos a la
aceleración por lo tanto primero debemos
obtener el valor de la aceleración
para obtener a la aceleración a partir
de las velocidades y del tiempo
utilizamos la fórmula de mrw que es
aceleración es igual a velocidad final
menos velocidad inicial sobre tiempo
al sustituir en esta fórmula tendremos
aceleración es igual a velocidad final
que es de 2 metros sobre segundo menos
la velocidad inicial que es de 0 metros
sobre segundo ya que parte del reposo
entre el tiempo que es de 24 segundos
hacemos la resta 2 -0 que es igual a 2 y
después hacemos la división 2 entre 24
esta no es una división exacta por lo
tanto la podemos dejar en la forma de
fracción 224 abós es igual a un doceavo
este dato se encuentra en metros sobre
segundos al cuadrado ya que es la
aceleración
ahora que tenemos la aceleración podemos
obtener el valor de la fuerza la fuerza
se calcula como masa por aceleración la
masa es de 1500 kilogramos por la
aceleración que es de un doceavo
multiplicamos 1500 por 1 que nos da mil
500 y 1500 se divide entre 12 al hacer
la división obtenemos un resultado de
125 debido a que nos piden la fuerza
este resultado se va a encontrar en
newton además de que haciendo el
análisis dimensional tenemos a lamas en
kilogramos a la aceleración en metros
sobre segundos cuadrado y al multiplicar
kilogramos por metro sobre el segundo
cuadrado obtenemos a la unidad
newton por lo tanto la respuesta
correcta es inciso a
para terminar resolveremos un cuarto
ejemplo se aplica una fuerza de magnitud
efe sobre un cuerpo de masa m y se logra
que el cuerpo obtenga una aceleración a
qué cambio experimenta la aceleración si
la magnitud de la fuerza se incrementa
al triple y la masa se reduce tres veces
para resolver este tipo de problemas
debemos de evaluar cuál es la variable
que vamos a analizar en este problema
nos pide analizar a la aceleración ya
que en la pregunta se especifica qué
cambio experimenta la aceleración cuando
la fuerza y la masa cambian entonces
debemos usar la fórmula para la
aceleración
sabemos que la aceleración es igual a
fuerza sobre masa
en lugar de poner efe vamos a colocar 3
efe ya que la fuerza está aumentando o
se está incrementando al triple y m
en lugar de colocarlo como m vamos a
colocarlo como un tercio de m ya que el
problema indica que la masa se reduce
tres veces por lo tanto tenemos una
división 3 entre un tercio para resolver
esta división vamos a aplicar la ley del
sándwich en este caso le colocamos el 1
al 3 que es un número entero y al hacer
la ley del sándwich vamos a multiplicar
3 por 3 que nos da como resultado 9 y
vamos a multiplicar 1 por 1 que nos da
como resultado 1 por lo tanto al
simplificar tenemos 9 efe sobre m
sabemos bien qué efe sobre m corresponde
a la aceleración por lo tanto tendremos
una aceleración de 9 y esto quiere decir
que el valor de la aceleración está
aumentando 9 veces la aceleración es
igual a la fuerza sobre masa pero cuando
aplicamos las condiciones de nuestro
problema en este caso la fuerza aumentó
tres veces y la masa se redujo a la
tercera parte entonces tendremos que la
aceleración está aumentando nueve veces
por lo tanto la respuesta correcta es
inciso b
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