Ejercicios: Primera ley: la inercia

Vas de pie en el ómnibus, sin agarrarte de nada, y de pronto el chofer frena bruscamente. ¿Hacia dónde se inclina tu cuerpo, hacia adelante o hacia atrás? Explicalo usando la primera ley de Newton.

¿Por qué es obligatorio llevar puesto el cinturón de seguridad incluso en los asientos traseros del auto? Explicá qué le ocurriría a tu cuerpo en un frenazo fuerte si no lo llevaras, relacionándolo con la inercia.

Colocás una moneda sobre un cartón que tapa la boca de un vaso y tirás del cartón de golpe, en horizontal, como se muestra en la figura.

La moneda cae dentro del vaso en lugar de salir volando con el cartón. Explicá el truco con la primera ley de Newton.

Completá la frase con las palabras que faltan: «Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero, un cuerpo que está en reposo $\dots$ en reposo y un cuerpo que se mueve sigue moviéndose con movimiento $\dots$ y $\dots$ y velocidad $\dots$». Poné después un ejemplo de cada caso.

Cuando un auto arranca de repente, los pasajeros notan cómo la cabeza se les va hacia atrás, contra el apoyacabezas. ¿Significa eso que una fuerza los empuja hacia atrás? Explicalo con la idea de inercia.

En un partido de hockey sobre hielo, un jugador golpea el disco y este se desliza casi sin frenar hasta la otra punta de la pista. ¿Qué dice la primera ley de Newton sobre el movimiento del disco mientras nadie lo toca? ¿Por qué acaba parándose en una pista real?

Valentina está sentada en el sofá de su casa. ¿Está en reposo o en movimiento? Respondé eligiendo dos sistemas de referencia distintos:

1. a) Respecto a las paredes de su casa.
2. b) Respecto al Sol.

¿Qué concluís sobre afirmar, sin más, que «está quieta»?

Para quitar el polvo a una alfombra se cuelga y se golpea con un sacudidor: la alfombra se mueve de golpe y el polvo sale despedido. Explicá el fenómeno usando la inercia del polvo.

En los espectáculos se ve el truco de tirar de un mantel de golpe sin que se caigan los platos que hay encima, como se muestra en la figura.

1. a) Explicá por qué funciona usando la primera ley de Newton.
2. b) ¿Qué creés que pasaría si tiraras del mantel muy despacio? Razoná la respuesta.

Marcos va en un tren que circula a velocidad constante por una vía recta y lanza una pelota verticalmente hacia arriba, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cae la pelota otra vez en su mano, delante o detrás? Justificalo.
2. b) ¿Cambiaría la respuesta si el tren estuviese frenando justo en ese momento? Explicalo.

En un avión en pleno vuelo, para vos tu valija va quieta en el compartimento superior; sin embargo, para alguien que pudiera verte desde tierra, la valija se mueve a unos $900\ \text{km/h}$.

1. a) ¿Quién tiene razón?
2. b) Explicá qué es un sistema de referencia y por qué el reposo y el movimiento siempre se describen respecto a uno.

La cabeza de un martillo se aflojó del mango. Tu abuelo lo arregla golpeando el extremo inferior del mango contra el piso unas cuantas veces, con golpes secos.

1. a) Explicá, usando la inercia, por qué la cabeza se encaja al hacerlo así.
2. b) ¿En qué se parece este truco al de sacudir la alfombra para quitarle el polvo? Nombrá el concepto que hay detrás de los dos.

En un ómnibus que toma una rotonda hacia la izquierda, como se muestra en la figura (vista desde arriba), los pasajeros que van de pie se inclinan hacia la derecha.

1. a) ¿Los empuja alguna fuerza hacia la derecha?
2. b) Explicalo con la primera ley de Newton, pensando en la dirección que tiende a seguir cada cuerpo.

Una bola rueda por el suelo del patio y termina parándose aunque nadie la toca. Un amigo dice: «Esto demuestra que la primera ley de Newton no se cumple en la vida real». ¿Tiene razón? Explicá qué fuerza interviene y qué pasaría sobre una superficie perfectamente lisa y sin rozamiento.

Una nave espacial viaja por el espacio profundo, lejos de planetas y estrellas, con los motores apagados.

1. a) ¿Qué hace la nave: se detiene, se frena poco a poco o sigue a velocidad constante? Justificalo con la primera ley.
2. b) ¿Hace falta gastar combustible para mantener la velocidad? ¿Y para cambiarla? Explicá la diferencia.

Al girar rápidamente un paraguas mojado, las gotas de agua salen despedidas en línea recta.

1. a) Explicá con la inercia por qué las gotas no siguen girando con el paraguas cuando se sueltan.
2. b) ¿Qué las retenía pegadas a la tela mientras giraban?

Una botella de agua llena cuelga de un hilo y lleva otro hilo igual atado por debajo, como se muestra en la figura. Si tirás del hilo de abajo despacito, se rompe el hilo de arriba; pero si tirás de golpe, se rompe el de abajo.

1. a) Explicá por qué, al tirar despacio, se rompe el hilo superior (pensá en qué fuerzas aguanta cada hilo).
2. b) Explicá, con la inercia de la botella, por qué al tirar de golpe se rompe el hilo inferior.
3. c) Predecí qué pasaría con una botella casi vacía y razoná qué papel juega su masa.

Lucía lleva un globo de helio atado con un hilo corto en el auto. Sorprendentemente, al frenar, el globo se inclina hacia atrás, justo al contrario que los pasajeros.

1. a) Describí qué les pasa a los pasajeros al frenar y explicalo con la inercia.
2. b) El aire del interior del auto también tiene inercia: razoná qué le pasa a ese aire al frenar y cómo eso explica que el globo, más liviano que el aire, se vaya hacia atrás.

Un libro está apoyado sobre el tablero (el «salpicadero») liso de un auto (casi sin rozamiento). Describí y explicá con la primera ley qué le pasa al libro en cada situación:

1. a) El auto arranca bruscamente.
2. b) El auto circula a velocidad constante por una recta.
3. c) El auto frena fuerte.
4. d) En un auto real el tablero no es tan liso: ¿qué papel juega el rozamiento entre el libro y el tablero?

Un skater baja por la calle y su tabla choca contra una piedra pequeña: la tabla se queda clavada y él sale volando hacia adelante.

1. a) Explicá con la primera ley por qué sale despedido.
2. b) Relacioná este accidente con la función del cinturón de seguridad en un auto.
3. c) Si en lugar de una piedra la tabla frenara poco a poco al meterse en el pasto, ¿saldría despedido con tanta violencia? Justificalo.

Imaginá que viajás en un vagón de tren sin ventanas, tan bien aislado que no oís ni notás nada del exterior, y el tren va a velocidad constante por una vía perfectamente recta y lisa.

1. a) ¿Podrías saber, sin mirar afuera, si el tren está parado o se mueve? Justificalo con la primera ley.
2. b) ¿Y si el tren acelerara o frenara? Describí una prueba sencilla que podrías hacer dentro del vagón para notarlo.

Bruno lleva un vaso de plástico lleno de agua hasta el borde, apoyado en el apoyabrazos del auto.

1. a) Explicá con la inercia por qué el agua se derrama hacia atrás cuando el auto arranca fuerte.
2. b) Predecí qué pasará al tomar una curva rápida hacia la derecha y justificalo.
3. c) ¿Se derramaría el agua circulando a $120\ \text{km/h}$ por una recta, si el auto va suave y sin cambios de velocidad? Explicá la diferencia.

Un camión cisterna transporta leche con el tanque a medio llenar. El chofer nota que, al frenar, la carga «empuja» el camión hacia adelante.

1. a) Explicá con la primera ley qué hace la leche dentro del tanque al frenar.
2. b) ¿Por qué es más peligroso llevar el tanque a medias que completamente lleno, sin espacio para que la carga se mueva?
3. c) ¿Qué precauciones debería tomar el chofer? Relacionalas con la inercia.

Un ciclista que circula a velocidad constante por una recta suelta una llave inglesa, dejándola caer desde su mano sin empujarla. Despreciá el rozamiento con el aire.

1. a) Visto por el propio ciclista, ¿cae la llave justo debajo del punto donde la soltó, por delante o por detrás? Justificalo.
2. b) Describí la trayectoria que ve una persona parada en la vereda.
3. c) Explicá la diferencia entre ambas descripciones usando los sistemas de referencia y la inercia.