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NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
(Leyes de Newton)
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EM6) Indicar cuál de las siguientes proposiciones es la única correcta:
a) Si la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto es cero, estará
necesariamente en reposo.
b) Una bolsa de papas que pese 50 kgf en la Tierra, tendrá una masa de 50 kg en todas
partes.
c) Una bolsa de carbón que tenga una masa de 20 kg en la Tierra, pesará 20 kgf en todas
partes.
d) Si dos equipos juegan tirando de una soga, ésta hace menos fuerza al equipo que gana
que al que pierde.
e) Durante todo el viaje de un ascensor, la fuerza que el piso hace sobre los zapatos
equilibra al peso.
f) Para que un objeto se mantenga en movimiento rectilíneo uniforme hay que aplicarle
una fuerza. |
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Vamos de a una... que no les tenemos miedo.
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a) Si la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto es cero, estará
necesariamente en reposo. FALSO. Cuando la sumatoria de fuerzas que actúan sobre un cuerpo es nula, el cuerpo no puede cambiar su velocidad. Si está quieto, seguirá quieto. Si se está moviendo, mantendrá su velocidad en un movimiento rectilíneo uniforme y aburrido. Esto se llama principio de inercia. |
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| b) Una bolsa de papas que pese 50 kgf en la Tierra, tendrá una masa de 50 kg en todas
partes. VERDADERO, pero no se trata de una propiedad exclusiva de las papas o de los tubérculos. Le ocurriría a cualquier objeto cualquiera sea su masa. |
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No es sencillo explicar qué es la masa... pero una buena aproximación al concepto de masa es decir que se trata de un número (un escalar) que nos indica la cantidad de materia que forma un cuerpo.
De modo que si un cuerpo no gana ni pierde materia, su masa no cambiará. La mecánica clásica considera a la masa como una característica invariante de los cuerpos (mientras no gane ni pierda materia, ya lo dije) que no depende ni del lugar ni de lo que el cuerpo esté haciendo, ni de si se mueve o si está quieto. |
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El instrumento clásico para medir la masa de los cuerpos es la balanza de platillos. Y si un cuerpo tiene una cierta masa acá en la superficie de la Tierra, el mismo valor nos daría en la Luna o en el Sol (aunque lógicamente, allá en el Sol, sería papafrita).
c) Una bolsa de carbón que tenga una masa de 20 kg en la Tierra, pesará 20 kgf en todas
partes. FALSO. Pero no sólo le ocurre al carbón. |
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El peso es un negocio entre la Tierra y cualquier cuerpo que se le acerque (por ejemplo nosotros, que estamos sobre su superficie).
A todos los cuerpos que anden por ahí, cerca de la Tierra, ella los atrae con una fuerza que vulgarmente llamamos peso. El valor de esa fuerza depende -entre otras cosas- de la masa de la Tierra.
Si llevamos la bolsa de carbón a la Luna para hacer un asadito de bienvenida... el negocio con la Tierra habrá desaparecido, y en su lugar aparecerá el negocio entre la bolsa y la Luna. |
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El instrumento clásico para medir el peso de los cuerpos es la balanza de resorte o dinamómetro. Si esa bolsa que en la Tierra pesaba 20 kgf, la pesamos en la Luna, allá la balanza marcaría apenas un poco más de 3 kgf. Sería más fácil llevarla hasta al lado de la parrilla (aunque inútil, porque en la Luna no hay combustión, ni hay tira de asado, ni costillitas... hay vacío).
d) Si dos equipos juegan tirando de una soga, ésta hace menos fuerza al equipo que gana
que al que pierde. FALSO. La soga le hace la misma fuerza al equipo ganador que la perdedor. |
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Suponiendo que ambos equipos se aferran a la soga sin permitir que deslice entre sus manos, ganará el equipo que mayor fuerza logre hacer sobre el piso, en el sentido opuesto a sus espaldas (hacia donde quieren desplazarse).
En la cinchada es fundamental el agarre con el piso. Saber dar ese pasito hacia atrás, afirmar bien el pie... ahí está la clave. Aunque no lo parezca el juego se define abajo, no arriba. |
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Como la masa de la soga es despreciable en comparación con la masa de los equipos el vínculo es equivalente a que los equipos se toman, se agarran directamente, uno al otro, sin intermediarios. Entonces la fuerza que uno le hace al otro es igual a la que el otro le hace al uno. Eso se llama principio de acción y reacción.
e) Durante todo el viaje de un ascensor, la fuerza que el piso hace sobre los zapatos
equilibra al peso. FALSO. Decir equilibra en este contexto significa anula. |
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Y para anular al peso debería apuntar hacia arriba y tener el mismo valor que el peso. Y eso no es así.
La fuerza que el piso del ascensor hace sobre los zapatos de los pasajeros, N, es la que decide si los lleva para arriba, si los lleva para abajo, si frena, si arranca... todo. De modo que debe tener cierto margen de maniobra, pues, si no, no podría hacer nada de eso.
Solamente equilibra (es igual y contraria) al peso cuando el ascensor está detenido o cuando asciende o desciende con velocidad constante. |
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| f) Para que un objeto se mantenga en movimiento rectilíneo uniforme hay que aplicarle
una fuerza. FALSO. Para que esté animado con un MRU es necesario que la sumatoria de las fuerzas que actúen sobre él sea nula. ¡Qué bochorno! |
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Nota: Todo lo dicho en este ejercicio tiene un rango de validez muy preciso. Para empezar, sólo es aplicable en los sistemas inerciales (sitios donde el principio de la inercia se cumple, que suelen ser aquellos que están quietos respecto de las estrellas lejanas). Para continuar, la mecánica clásica deja de valer en situaciones de altas velocidades (cercanas a la de la luz), o en la cercanía de grandes masas (estrellas y otros objetos mayores), o en en el microcosmos (el dominio de los átomos). |
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| Desafío: Hacé un esquema de la cinchada y un diagrama de cuerpo libre para cada equipo. Ponele nombres orgánicos a las fuerzas que aparezcan y volvé a razonar el mecanismo del juego. |
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