Preguntas Conceptuales
5.2 Primera ley de Newton
Tomando como inercial un marco unido a la Tierra, ¿cuáles de los siguientes objetos no pueden tener marcos inerciales unidos a ellos y cuáles son marcos de referencia inerciales?
(a) Un auto que se mueve a velocidad constante.
(b) Un auto que acelera.
(c) Un elevador en caída libre.
(d) Una cápsula espacial que orbita la Tierra.
(e) Un elevador que desciende uniformemente.
Una mujer transportaba una caja abierta de magdalenas a una fiesta escolar. El auto frente a ella se detuvo repentinamente; ella frenó de inmediato. Llevaba el cinturón de seguridad y no sufrió ninguna lesión (solo una gran vergüenza), pero las magdalenas volaron hacia el tablero y se convirtieron en "pasteles aplastados". Explique lo que pasó.
5.3 Segunda ley de Newton
¿Por qué no podemos tener en cuenta fuerzas como las que mantienen un cuerpo unido cuando aplicamos la segunda ley de Newton?
Una piedra se lanza hacia arriba. En la parte superior de la trayectoria, la velocidad es momentáneamente cero. ¿Esto implica que la fuerza que actúa sobre el objeto es cero? Razone su respuesta.
5.4 Masa y peso
¿Cuál es la relación entre el peso y la masa? ¿Cuál es la propiedad intrínseca e inmutable de un cuerpo?
¿Cuánto pesa una astronauta de 70 kg en el espacio, lejos de cualquier cuerpo celeste? ¿Cuál es su masa en este lugar?
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
(a) La masa y el peso son la misma cosa, expresada en unidades diferentes.
(b) Si un objeto no tiene peso, no debe tener masa.
(c) Si el peso de un objeto varía, también debe hacerlo su masa.
(d) La masa y la inercia son conceptos diferentes.
(e) El peso es siempre proporcional a la masa.
Cuando se para en la Tierra, sus pies empujan contra ella con una fuerza igual a su peso. ¿Por qué la Tierra no acelera lejos de usted?
¿Cómo daría el valor de en forma de vector?
5.5 Tercera ley de Newton
Identifique las fuerzas de acción y reacción en las siguientes situaciones: (a) la Tierra atrae a la Luna, (b) un niño patea un balón de fútbol, (c) un cohete acelera hacia arriba, (d) un auto acelera hacia delante, (e) un atleta de salto alto salta, y (f) una pistola dispara una bala.
Suponga que tiene una taza de café en la mano. Identifique todas las fuerzas sobre la taza y la reacción a cada fuerza.
(a) ¿Por qué un rifle ordinario retrocede (tira hacia atrás) cuando se dispara? (b) El cañón de un rifle sin retroceso está abierto en ambos extremos. Describa cómo se aplica la tercera ley de Newton cuando se dispara uno. (c) ¿Puede situarse con seguridad detrás de uno cuando se dispara?
5.6 Fuerzas comunes
Se coloca una mesa sobre una alfombra. A continuación, se coloca un libro sobre la mesa. ¿Sobre qué ejerce el suelo una fuerza normal?
Una partícula se desplaza hacia la derecha. (a) ¿Puede la fuerza sobre ella estar actuando hacia la izquierda? En caso afirmativo, ¿qué ocurriría? (b) ¿Puede esa fuerza actuar hacia abajo? En caso afirmativo, ¿por qué?
5.7 Dibujar diagramas de cuerpo libre
Al completar la solución de un problema de fuerzas, ¿qué hacemos después de construir el diagrama de cuerpo libre? Es decir, ¿qué aplicamos?
Si un libro está situado sobre una mesa, ¿cuántas fuerzas deben mostrarse en un diagrama de cuerpo libre del libro? Descríbalas.
Si el libro de la pregunta anterior está en caída libre, ¿cuántas fuerzas deberían mostrarse en un diagrama de cuerpo libre del libro? Descríbalas.