Actividad · Unidad 15 Ejercicio

Ejercicios: cinemática, leyes de Newton, equilibrio y distancia de frenado

Material en revisión por el autor. Si ves un error, avísanos.

Once ejercicios graduados: movimiento uniforme y acelerado, caída libre, parejas de acción y reacción, plano inclinado con rozamiento, equilibrio de un cuerpo colgado y de una palanca, distancia de detención en ciudad, velocidad máxima en una curva, análisis crítico de un cálculo erróneo y la física del cinturón de seguridad.

Duración
2 sesiones de 55 min
Agrupación
individual, con corrección en parejas
Materiales
  • Calculadora científica
Conexión con el libro
Unidad 15: Fuerzas en equilibrio y en movimiento: estática, dinámica y seguridad vial

Criterios: 2.3, 4.1, 4.2

Toma g = 9,81 m/s² y da los resultados con las cifras significativas que permitan los datos.

  1. El móvil al volante. Un coche circula a 120 km/h. a) Expresa la velocidad en m/s. b) ¿Qué distancia recorre mientras el conductor mira el móvil durante 2,0 s? ¿Qué parte de la distancia de detención aumenta?

  2. Arrancar. Un turismo de 1200 kg pasa de 0 a 100 km/h en 10,0 s con aceleración constante. a) Calcula la aceleración. b) ¿Qué distancia recorre en ese tiempo? c) ¿Qué fuerza neta actúa sobre él? ¿Quién la ejerce?

  3. Caída libre. Se deja caer una piedra desde 20,0 m. a) ¿Cuánto tarda en llegar al suelo, sin rozamiento con el aire? b) ¿Con qué velocidad llega? c) Si en lugar de una piedra fuera una pluma, ¿cambiaría el resultado sin aire? ¿Y con aire?

  4. Acción y reacción. Un libro está en reposo sobre una mesa. a) Identifica las dos fuerzas que actúan sobre el libro y la pareja de acción y reacción de cada una. b) El peso y la normal son iguales y opuestos. ¿Es por la tercera ley de Newton? Justifícalo. c) Valora esta frase: «Si el carro tira del caballo con la misma fuerza que el caballo tira del carro, el conjunto no puede avanzar».

  5. Una caja en una rampa. Una caja de 5,00 kg se deja sobre una rampa de 30,0°. Los coeficientes de rozamiento son μ_e = 0,50 y μ_d = 0,30. a) ¿Desliza? b) Si desliza, calcula su aceleración. c) ¿Cambiaría la respuesta con una caja de 10,0 kg?

  6. Una maceta colgada. Una maceta de 4,00 kg cuelga de dos cuerdas iguales que forman cada una 40,0° con la horizontal. a) Calcula la tensión de cada cuerda. b) ¿Por qué cada cuerda soporta más de la mitad del peso?

  7. El balancín. En un balancín, una niña de 30 kg se sienta a 2,0 m del eje. ¿A qué distancia del eje debe sentarse su hermano, de 40 kg, para que el balancín quede en equilibrio horizontal?

  8. 30 o 50 km/h. En una calle urbana un peatón cruza de repente. Como es una sorpresa, toma un tiempo de reacción de 1,5 s (Green, 2000) y μ = 0,70. a) Calcula la distancia de detención a 30 km/h. b) Ídem a 50 km/h. c) Compara: ¿en qué situación está el coche que va a 50 km/h en el punto en que el de 30 km/h ya se ha parado?

  9. Una curva. a) ¿Cuál es la velocidad máxima a la que se puede tomar una curva plana de 80,0 m de radio con μ = 0,70? b) ¿Y con la calzada mojada (μ = 0,50)? c) ¿Tiene un camión una velocidad máxima menor por pesar más? Justifícalo.

  10. Análisis crítico. Un compañero calcula la distancia de frenado de un coche a 50 km/h con μ = 0,70 así: d = 50² / (2 × 0,70 × 9,81) = 182 m. Encuentra el error, corrígelo y explica qué pistas deberían haberle hecho sospechar del resultado.

  11. El cinturón. Un coche a 50 km/h choca contra un muro y su parte delantera se deforma 0,50 m hasta pararse. Supón deceleración constante. a) Calcula la deceleración del habitáculo y el tiempo que dura la parada. b) ¿Qué fuerza debe hacer el cinturón sobre un ocupante de 70 kg para que se pare con el coche? Compárala con su peso. c) Explica con la primera ley qué pasa si no lleva el cinturón. d) Busca en el informe anual de la DGT de 2024 qué porcentaje de fallecidos en turismos y furgonetas en vías interurbanas no llevaba el cinturón.