El principio fundamental de la dinámica

Calcula la fuerza neta necesaria para que un carrito de juguete de $2\ \text{kg}$ acelere a $3\ \text{m/s}^2$.

Un patinete con su motorista acelera a $2\ \text{m/s}^2$ cuando sobre el conjunto actúa una fuerza neta de $100\ \text{N}$. Calcula la masa del conjunto.

Una fuerza neta de $20\ \text{N}$ actúa sobre una caja de $5\ \text{kg}$. ¿Qué aceleración adquiere la caja?

Usando el principio fundamental, demuestra que $1\ \text{N}$ equivale a $1\ \text{kg} \cdot \text{m/s}^2$ y pon un ejemplo numérico sencillo que lo ilustre.

Una persona empuja una caja de herramientas de $8\ \text{kg}$ con una fuerza de $60\ \text{N}$, y el rozamiento con el suelo vale $20\ \text{N}$.

1. a) Calcula la fuerza neta sobre la caja.
2. b) Calcula su aceleración.

Sobre un cajón de $10\ \text{kg}$ actúan tres fuerzas en la misma línea: $50\ \text{N}$ hacia la derecha, $30\ \text{N}$ hacia la derecha y $20\ \text{N}$ hacia la izquierda.

1. a) Calcula la fuerza neta.
2. b) Calcula la aceleración del cajón.
3. c) ¿Qué fuerza adicional habría que aplicar para que el cajón se moviera con velocidad constante? Razona la respuesta.

Un operario empuja un carro de $20\ \text{kg}$ con una fuerza de $100\ \text{N}$ y el rozamiento vale $20\ \text{N}$.

1. a) Calcula la aceleración del carro.
2. b) Si el operario duplica su empuje hasta $200\ \text{N}$ y el rozamiento no cambia, ¿se duplica también la aceleración? Calcúlala y explica por qué ocurre así.

Un avión vuela en línea recta a velocidad constante de $250\ \text{m/s}$. ¿Cuánto vale la fuerza neta sobre el avión? ¿Cuánto vale su aceleración? Relaciónalo con el principio fundamental de la dinámica.

Un trineo se desliza por hielo horizontal y dejamos de empujarlo. Un compañero afirma: «como ya no hay ninguna fuerza que lo empuje, se parará enseguida».

1. a) Según el principio fundamental, ¿cómo se movería el trineo si el rozamiento fuera exactamente nulo? ¿Cuánto valdría entonces la fuerza neta sobre él?
2. b) En el hielo real el trineo acaba parándose: ¿qué fuerza es la responsable y en qué sentido actúa?
3. c) Explica por qué la afirmación del compañero confunde «no hay fuerza aplicada» con «no hay fuerza neta».

Una motocicleta con su conductor tiene una masa de $200\ \text{kg}$ y circula a $72\ \text{km/h}$.

1. a) Expresa la velocidad en $\text{m/s}$.
2. b) Calcula la fuerza neta de frenado necesaria para detenerse en $4\ \text{s}$.

En un laboratorio se mide la aceleración de un carro al aplicarle fuerzas diferentes: con $2\ \text{N}$ acelera $0,5\ \text{m/s}^2$; con $4\ \text{N}$, $1\ \text{m/s}^2$; y con $6\ \text{N}$, $1,5\ \text{m/s}^2$.

1. a) Representa la fuerza frente a la aceleración en tu cuaderno y describe la gráfica que obtienes.
2. b) Deduce la masa del carro a partir de los datos.
3. c) Predice la aceleración del carro si se le aplicara una fuerza de $10\ \text{N}$.

Dos camiones con motores idénticos, que producen la misma fuerza neta de $8000\ \text{N}$, parten del reposo: uno va vacío, con una masa de $4000\ \text{kg}$, y el otro cargado, con una masa de $8000\ \text{kg}$.

1. a) Calcula la aceleración de cada camión.
2. b) Calcula el tiempo que tarda cada uno en alcanzar $20\ \text{m/s}$.
3. c) Explica con estos números por qué un camión cargado necesita más distancia para incorporarse a una autopista.