Page 162 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

7.3 Aplicación de la segunda ley de Newton a problemas de un solo cuerpo 143

Aplicación de la segunda Sey de Newton
a problemas de un solo cuerpo

La diferencia principal entre los problemas estudiados en este capítulo y los problemas es­
tudiados en capítulos anteriores es que una fuerza neta no equilibrada actúa para producir
una aceleración. Por tanto, después de construir diagramas de cuerpo libre que describan la
situación, el primer paso consiste en la fuerza no equilibrada y establecerla igual al producto
de la masa por la aceleración. La cantidad desconocida se determina, entonces, a partir de la
relación establecida en la ecuación (7.1):
Fuerza resultante = masa X aceleración

F (resultante) = ma

Los ejemplos siguientes servirán para demostrar la relación entre fuerza, masa y aceleración.

Una fuerza resultante de 29 N actúa sobre una masa de 7.5 kg en dirección Este. ¿Cuál es
la aceleración resultante?

Plan: La fuerza resultante se da por la ecuación F = ma, y la aceleración está en la misma
dirección que la fuerza resultante.

Solución: Al resolver para a, obtenemos
F 29 N
a = 3.87 m /s2
m 7.5 kg ’
Por tanto, la aceleración resultante es 3.87 m /s2 dirigida hacia el Este.

¿Qué fuerza resultante le impartirá a un trineo de 24 Ib una aceleración de 5 ft/s2?

Plan: Primero hallamos la masa de un objeto cuyo peso en la Tierra es de 24 Ib. Luego
usamos la masa para encontrar la fuerza resultante a partir de F = ma.
Solución:
W 241b
m = — = -o = 0.75 slug
g 32 ft/s2 5
F = ma = (0.75 slug)(5 ft/s2) F = 3.75 Ib

En un experimento a bordo de un transbordador espacial, un astronauta observa que una
fuerza resultante de sólo 12 N impartirá a una caja de acero una aceleración de 4 m /s2.
¿Cuál es la masa de la caja?

Solución:
F
F = ma o m — —
a
12N
m = -— — m = 3 kg
4 m /s-