NO ME SALEN
   PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
   (Leyes de Newton, vínculos)

 

¡no me salen!

 

21) Un niño mantiene sobre su mano una pelota en equilibrio.
a) ¿Qué fuerzas actúan sobre la pelota? Identifique las reacciones correspondientes.
b) Si ahora lanza la pelota al aire: ¿qué fuerzas actúan sobre la pelota mientras está subiendo en contacto con la mano?, ¿cómo es el módulo de la fuerza de contacto entre la mano y la pelota, con respecto al peso de la pelota? Identifique las reacciones correspondientes. ¿Qué fuerzas actúan sobre la pelota mientras está en el aire? Aclare las suposiciones que emplea para resolver este problema.

Para responder preguntas sobre fuerzas... es obligatorio realizar DCLs.

   

 

   

Algunos llaman a los DCL diagramas de cuerpo desvinculado. Ya sea "libre" o "desvinculado" ambas palabras aluden a lo que hice aquí: separé la mano de la pelota y muestro, por separado, las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo.

Sobre la pelota actúan dos fuerzas: la fuerza peso, P, que ejerce la Tierra, atrayendo a la pelota hacia su centro. Y la fuerza que le hace la mano del pibe, Fmp (mano sobre pelota).

Sobre la mano actúa la fuerza que le hace la pelota, Fpm, que no es otro que el par de interacción de Fmp... te habrás dado cuenta por el nombre "orgánico" que les puse. Y sobre el centro de la Tierra actúa el par de interacción de P, que es la fuerza con la que la pelota atrae a la Tierra (no te la represento, pero podés imaginarla vos).

   

Volvamos a la pelota. Miremos todo el asunto con un SR vertical, positivo hacia arriba, llamado y. Ahora describamos la dinámica de la pelota con la Ley de Newton. La palabra equilibrio, del enunciado, indica que la aceleración es nula, por lo tanto:

(eje y)           ΣFy = m ay                Fmp — P = 0

De donde puede inferirse que:

 Fmp = P

Para lanzar la pelota hacia arriba, hay que imprimirle una aceleración hacia arriba y eso se logra aumentando la fuerza que la mano ejerce sobre la pelota.

Fmp — P = m ay

De donde se deduce que

Fmp > P

La pelota se despide de la mano, y en el mismo instante que la mano deja de tocar la pelota la fuerza de contacto, Fmp, se hace cero, desaparece. A partir de allí se dice que la pelota realiza un movimiento libre. La única fuerza que la acompaña es su peso, una fuerza de acción a distancia (la Tierra no necesita estar en contacto con la pelota para atraerla).

Lo que le pasa a la pelota lo sabe todo niño: sube y luego baja, describiendo un movimiento acelerado con una aceleración igual a 9,81 m/s² (nosotros casi siempre la redondeamos a 10).

Te aclaro una cosa en la que siempre meten la pata tus compañeros: la pelota sube sola, la fuerza que hizo la mano no acompaña a la pelota. Mientras sube la única fuerza que actúa sobre ella es la fuerza peso, que apunta hacia abajo.

   
     
DESAFIO: ¿con qué aceleración sube la pelota mientras la mano la impulsa si la fuerza que ejerce la mano es el doble del peso de la pelota?   Ricardo Cabrera
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