Dinámica de Newton. Fluídos

- Dinámica de Newton. Fluídos
- 1 - Introdución
  - 1.1 Descrición da unidade didáctica
  - 1.2 Coñecementos previos
  - 1.3 Obxectivos
- 2. Secuencia de contidos e actividades
  - 2.1 As leis de Newton
    - 2.1.1 Primeira lei da dinámica de Newton: lei da inercia
    - 2.1.2 Segunda lei da dinámica de Newton: lei fundamental
    - 2.1.3 Terceira lei da dinámica de Newton: lei da interacción
  - 2.2 Lei da gravitación universal
    - 2.2.1 Campo gravitacional. Aceleración da gravidade
  - 2.3 Forza e presión nos fluídos
    - 2.3.1 Unidades da presión
    - 2.3.2 Presión no interior dun líquido en repouso
    - 2.3.3 Sistemas hidráulicos. Principio de Pascal
    - 2.3.4 O principio de Arquímedes. Flotación
    - 2.3.5 Flotabilidade nos líquidos
    - 2.3.6 Flotabilidade nos gases
  - 2.4 Lectura
- 3. Resumo de contidos
- 4. Actividades complementarias
- 5. Exercicios de autoavaliación
- 6. Solucionario
  - 6.1. Solución exercicios propostos
  - 6.2. Solución actividades complementarias
  - 6.3. Solución exercios de autoavaliación
- 7. Glosario
- 8. Bibliografía e recursos
- 8. Documentación para imprimir

« Anterior | Seguinte »

# 2.1.2 Segunda lei da dinámica de Newton: lei fundamental

Nas experiencias co carriño antes vistas concluímos que cando a forza que actúa sobre un corpo non é nula o corpo se move con aceleración e, ademais, esta aceleración é directamente proporcional á forza e inversamente proporcional á masa do corpo:

Despexando a forza, podemos reescribir esta ecuación así:

  Segunda lei da dinámica de Newton
  A forza resultante (suma de forzas) que se exerce sobre un corpo é igual á súa masa multiplicada pola aceleración con que se move.

Fíxese en que a aceleración nun corpo é consecuencia da forza total resultante sobre el, e non de cada forza por separado; e que tanto a forza como a aceleración son vectores: a aceleración do corpo terá a mesma dirección e o mesmo sentido que a forza resultante.

A unidade de forza: o newton

Agora xa podemos comprender o que significa o newton, a unidade de forza. Imaxine que ten un corpo de 1 kg de masa e quere que avance cunha aceleración de 1 m/s2. Canta forza ten que facer sobre el? Pois exactamente 1 N, xa que:

Daquela:

Actividades resoltas

  Sobre o bloque da figura, de 30 kg, facemos unha forza de 200 N. Calculemos a aceleración con que se moverá. O coeficiente de rozamento entre o corpo e a mesa é 0,24. |

  Solución | Hai catro forzas sobre o corpo, a de 200 N que facemos nós, o peso, a normal e o rozamento. Calculemos o valor delas: Peso = m.g = 30 kg. 9,8 N/kg = 294 N Normal = peso = 294 N [peso e normal son iguais ao estar o corpo en repouso, e as verticais teñen que sumar cero]. Forza de rozamento: Vemos debuxadas todas as forzas sobre o corpo na figura seguinte. Temos que calcular a suma de forzas. A normal máis o peso anúlanse, e a forza resultante é: Esta forza resultante tira do corpo cara á dereita; finalmente, a aceleración é: O bloque avanzará cunha aceleración de 4,2 m/s2 mentres se faga forza sobre el. |

Un coche de 1 000 kg avanza por unha estrada horizontal con velocidade constante de 50 km/h. Se o coeficiente de rozamento entre os pneumáticos e o asfalto é 0,40, calcule:

- O valor da forza normal en cada roda.
- O valor total da forza de rozamento.
- Cantos newtons de forza está a facer o motor nese intre?

  Solución | Peso do coche = m.g = 1000 kg . 9,8 N/kg = 9800 N Como o coche non se move nin cara arriba nin cara a abaixo, a suma das forzas verticais ten que dar cero; por tanto o peso ten que valer igual que a forza normal: N = peso = 9800 N A forza de rozamento da estrada contra o coche vale: Froz = .N = 0,40 . 9800 N = 3920 N. Daquela: Forza normal en cada roda: 9800/4 = 2450 N Forza total de rozamento: 3920 N Forza que fai o motor. O coche avanza con velocidade constante, así que a suma das forzas horizontais sobre el ten que valer cero: o motor ten que compensar o rozamento, Fmotor = Froz = 3920 N |

Un guindastre está subindo, mediante un cable, unha peza de ferro de 300 kg de masa cunha pequena aceleración de 0,5 m/s2. Calcule:

- O peso da peza de ferro.
- A forza total que hai sobre a peza.
- Canto tempo tardará o guindastre en subir a peza a unha altura de 20 m?

  Solución | O bloque de ferro sobe con aceleración. Peso da peza = m.g = 300 kg. 9,8 N/kg = 2940 N A forza total é a suma vectorial da tensión máis o peso, pero aínda non sabemos canto vale a tensión do cable; así que usamos outra estratexia: aplicamos a segunda lei de Newton: Ftotal = m.a → Ftotal = 300 kg. 0,5 m/s2 = 150 N. A forza total é 150 N cara arriba. Daquela, T – mg = 150 N → T = mg + 150 N = 2940 N +150 N = 3090 N [observe que o peso pómolo negativo porque é un vector de sentido contrario ao movemento do corpo] Usamos as ecuacións do movemento uniformemente acelerado: |

Para que un foguete de 6 000 kg engale verticalmente ten que ter unha aceleración de 12 m/s2. Supóndomos desprezable o rozamento contra o aire, calcule canta forza teñen que facer os motores do foguete no lanzamento.

  Solución | As forzas que actúan sobre o foguete son o pulo dos motores cara a arriba e o peso cara a abaixo. A forza dos motores é positiva porque favorece o movemento do foguete, e o peso é negativo porque vai en sentido contrario ao movemento. Aplicamos a segunda lei de Newton, e

Actividade proposta

S3. Un buque petroleiro de 2.106 kg é levado a porto por dous remolcadores; cada un deles tira cunha forza de 10 000 N. O ángulo entre os cables de arrastre é de 90º, e a forza de rozamento do petroleiro contra a auga do mar é de 7 000 N.

  Debuxe a forza resultante sobre o petroleiro e ache o seu módulo Determine a aceleración coa que avanza o buque. Se inicialmente estaba en repouso, canto tempo tarda en ter unha velocidade de 2 m/s? Canto tardará en percorrer os 950 m que lle faltan para chegar ao peirao? |

### Retroalimentación

- Como as dúas forzas son perpendiculares sumámolas usando o teorema de Pitágoras:

A forza total que actúa sobre o barco é Ftotal = 14142 N – 7000 N = 7142 N

- Pola segunda lei de Newton,

- Usamos a ecuación da velocidade do movemento uniformemente acelerado (MUA):

Licenciado baixo a Licenza Creative Commons Recoñecemento Non-comercial Compartir igual 3.0

« Anterior | Seguinte »