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Orientación Universidad
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Ejercicios de la 3ra ley, Ejercicios de Física

Ejercidios realizados sobre la 3ra ley de newton

Tipo: Ejercicios

2020/2021

Subido el 06/12/2021

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Instituto Tecnológico de estudios superiores de Monterrey
(ITESM)
Actividad Colaborativa
“3a Ley de Newton”
EQUIPO 3
Marco Yahir Sarmiento Nieto A01747972
Juan Carlos Miranda Hernández A01749004
Sharon Dalai Calderon Vera A01752659
Otoniel Medina Martínez; A01754306
Modelación de la ingeniería y ciencias
Profesor(a): Jorge Eduardo Aguirre Aguilar
19 de agosto de 2021
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Instituto Tecnológico de estudios superiores de Monterrey

(ITESM)

Actividad Colaborativa “3a^ Ley de Newton” EQUIPO 3 Marco Yahir Sarmiento Nieto A 01747972 Juan Carlos Miranda Hernández A Sharon Dalai Calderon Vera A Otoniel Medina Martínez; A

Modelación de la ingeniería y ciencias

Profesor(a): Jorge Eduardo Aguirre Aguilar 19 de agosto de 2021

Tecnológico de Monterrey Modelación de la Ingeniería y Ciencias Módulo 4 Actividad Colaborativa: 3a^ Ley de Newton El principal objetivo de esta actividad es ayudarte a aprender más estrategias para aprender conceptos de ciencia e ingeniería que parecen ir en contra del sentido común. En esta actividad vas a analizar un video de medición directa ( Direct Measurement Video† ), el cual puedes descargar en Canvas. Antes de abrir y analizar el video, responde las siguientes preguntas:

  1. De acuerdo con la tercera ley de Newton, cuando dos objetos interactúan, La fuerza que ejerce el objeto A sobre el objeto B es igual en magnitud (pero en dirección opuesta) a la fuerza que el objeto B ejerce sobre el objeto A En ocasiones, esta ley parece completamente razonable. Pero en otros casos, no tanto. Considera un camión pesado (de masa 2��) que choca por detrás a un auto (de masa ��) sin ocupantes. a. De acuerdo con el sentido común , ¿qué fuerza debe tener mayor magnitud durante la colisión: la fuerza que ejerce el camión sobre el auto, o la fuerza que ejerce el auto sobre el camión? Explica tu razonamiento intuitivo. Respuesta: De acuerdo con el sentido común, la fuerza que ejerce el camión sobre el auto debería de ser mucho mayor a la del auto. Esto debido a que al ver el tamaño y el peso de este en comparación con el carro es mucho mayor y por ende su fuerza debería de tener mayor magnitud. b. Le hemos hecho esta pregunta a muchos estudiantes que han tomado este curso, y una respuesta típica es similar a la siguiente: Por sentido común, el auto reacciona más durante la colisión (¡Estarías en menos riesgo si estuvieras dentro del camión!). Entonces el auto debe sentir una fuerza de mayor magnitud. ¿Es la explicación que diste en la parte a similar o diferente a este ejemplo? Explica. Respuesta: Es similar, porque el inciso pedía que se contestara con base en el sentido común y como se mencionó antes, utilizando el sentido común, uno pensaría que al ver un camión que evidentemente es mucho más grande y pesado en comparación con el coche, la fuerza que este ejerza sobre el coche sea mucho mayor, cuando realmente es todo lo contrario, ya que, la magnitud de la fuerza de ambos objetos resulta la misma dentro de una colisión. c. De acuerdo con la tercera ley de Newton, ¿cuál de las dos fuerzas debe tener mayor magnitud? Explica tu razonamiento. Respuesta: La magnitud de la fuerza que ejerce el camión y la fuerza que ejerce el carro debe de ser la misma. Ya que, de acuerdo con la tercera ley de Newton si un objeto ejerce una fuerza sobre otro, ambos objetos deben de ejercer la misma fuerza el uno sobre el otro, pero en direcciones contrarias.

a. ¿Qué objeto ejerce la fuerza de contacto que empuja al objeto 1 y lo hace empezar a moverse? Respuesta: El objeto número 2, conformado por Connor y el carrito sobre el cual se sienta. b. ¿Qué objeto ejerce la fuerza de contacto que empuja al objeto 2 y lo hace empezar a moverse? Respuesta: El objeto número 1, conformado por Christine, Hailey y el carrito sobre el cual van sentadas. c. De acuerdo con el sentido común , ¿cuál de los dos objetos debe terminar con una rapidez mayor después de la interacción? Explica. Respuesta: De acuerdo con el sentido común, el objeto 2 debería de terminar con una rapidez mayor después de la interacción. Esto debido a que el carrito del objeto dos solo lleva a una persona siendo más ligero que el carrito del objeto 1 que lleva a dos personas, y al ser el objeto dos más ligero, su rapidez será mucho mayor. Tecnológico de Monterrey Modelación de la Ingeniería y Ciencias Módulo 4 d. Considera que la interacción (“empujón”) entre los objetos 1 y 2 inicia en el frame - 180 y termina en el frame 0. i. ¿Qué rapidez tiene el objeto 1 después de la interacción? Recuerda que asumimos que no hay fricción por lo que después de la interacción se mueve con rapidez constante. No olvides que el video se ve en cámara lenta (observa el framerate al que está grabado el video) Respuesta: La rapidez del objeto 1 es de 0.738 m/s ii. ¿Qué rapidez tiene el objeto 2 después de la interacción? Recuerda que asumimos que no hay fricción por lo que después de la interacción se mueve con rapidez constante. Respuesta: La rapidez del objeto 2 es de 1.170 m/s iii. ¿Qué aceleración debió sufrir el objeto 1 durante su interacción con el objeto 2 para alcanzar esta rapidez? No olvides que esta aceleración sólo existió mientras estaban en contacto los dos objetos. Es decir, desde el frame - 180 hasta el frame 0. Respuesta: La aceleración del objeto 1 con respecto a su interacción con el objeto 2 fue de - 2. m/s^2, en este caso es negativa, ya que, el objeto 2 se mueve en dirección opuesta al eje positivo de las x iv. ¿Qué fuerza debió ejercer el objeto 2 sobre el objeto 1 para que este alcanzara la aceleración que calcularon? Recuerda que estamos asumiendo que no hay fuerza de fricción. (No olvides tomar en cuenta la masa de todos los que conforman este objeto) Respuesta: La fuerza que ejerció el objeto 2 sobre el objeto 1 fue de 400.68 N v. ¿Qué aceleración debió sufrir el objeto 2 durante su interacción con el objeto 1 para alcanzar esta rapidez? No olvides que esta aceleración sólo existió mientras estaban en contacto los dos objetos. Es decir, desde el frame - 180 hasta el frame 0. Respuesta: La aceleración del objeto 2 con respecto a su interacción con el objeto 1 fue de 6. m/s^

vi. ¿Qué fuerza debió ejercer el objeto 1 sobre el objeto 2 para que éste alcanzara la aceleración que calcularon? Recuerda que estamos asumiendo que no hay fuerza de fricción. (No olvides tomar en cuenta la masa de todos los que conforman este objeto) Respuesta: La fuerza que ejerció el objeto 2 sobre el objeto 1 fue de 628.83 N vii. Las fuerzas que obtuviste, ¿están de acuerdo con lo que predice la tercera ley de Newton? Explica. Respuesta: No del todo, ya que la masa entre ambos objetos no es la misma ocasionando que sus fuerzas varíen y no sean iguales, sin embargo, si se cumplen porque la reacción de que se empujaran fue que ambos se fueran en direcciones contrarias a las que ejercían la fuerza. Tecnológico de Monterrey Modelación de la Ingeniería y Ciencias Módulo 4 Necesitamos aclarar qué hacer respecto a la intuición de que objetos ligeros reaccionan más que los pesados. a. Al inicio de esta actividad, cuando respondieron una pregunta sobre las fuerzas que actuaban sobre el auto y sobre el camión, el sentido común nos llevó a una respuesta incorrecta que no estaba de acuerdo con la tercera ley de Newton. Pero en la sección 3 donde analizaron el video de medición directa, respondieron bien la pregunta sobre predecir quién iba a sufrir un mayor cambio de velocidad, el mismo sentido común que los llevó a una respuesta correcta que está de acuerdo con la tercera ley de Newton. Entonces ¿qué pasa con el sentido común de que el objeto ligero tiene una reacción mayor que el pesado? ¿Es incorrecto? ¿Es correcto? ¿Es algo más? Explica. Respuesta: Evidentemente el sentido común nos lleva a dar una respuesta correcta porque si, aun a pesar de que se cumple con la tercera ley de Newton en el aspecto de que se ejercen fuerzas en direcciones opuestas al movimiento, el sentido común acierta con el punto de que entre más ligero o a menos masa mucha mayor fuerza se verá implicada. b. Ahora vemos que el objeto ligero “reacciona” más durante la interacci ón en el sentido de que sufre un mayor cambio en velocidad, es decir, que sufre una aceleración mayor. Da una explicación con base en el sentido común sobre por qué el objeto ligero reacciona (“acelera”) más durante la interacción a pesar de que sufre una fuerza igual de grande que el objeto pesado. Si necesitas un hint , pregunta a tus profesores. ¡Esta es la segunda pregunta más importante de la actividad! Respuesta: Basándonos en el sentido común el objeto con menor peso (objeto 2) alcanza una velocidad mucho mayor debido a su falta de peso en comparación con el objeto pesado (objeto 1), así mismo la fuerza de este debe de ser mucho mayor, ya que este requiere de hacer mucha más fuerza para poder mover al objeto 1, y debido a su fuerza empleada su aceleración será igual de grande. c. La intención de esta actividad colaborativa fue que sirviera no solamente como una lección sobre la tercera ley de Newton, sino como estrategia en general para aprender conceptos en ciencia que parecen ir en contra del sentido común. ¿Qué estrategias generales sugiere esta actividad colaborativa estrategias que te pueden servir más adelante cuando aparezcan conceptos contraintuitivos? Esta es la pregunta más importante de esta actividad. Respuesta: El objetivo de esta actividad no solo es dar por hecha la respuesta a distintos fenómenos sin antes analizar las leyes físicas que pueden interactuar dentro de los mismos. Si bien el sentido común suele ser en ciertos casos la respuesta correcta, en otros resulta ser todo lo contrario. Es por ello por lo que una estrategia sería analizar todas las partes y perspectivas de los fenómenos, es decir ver que fuerzas interactúan, que leyes físicas podrían verse involucradas, cuál sería una respuesta con base en el sentido común y ya a partir de eso, dar una respuesta concreta.