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Fisica 1° · 2024
Libro de Física 1 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Verdadero o falso: sistemas de referencia y leyes de Newton en el Trole

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 1° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

  1. Falso: el colgante está en reposo respecto de la mochila. 2) Falso: se necesitan fuerzas ficticias. 3) Verdadero: ambas aceleraciones son iguales para el observador externo.
📚 exercise fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 55

Fisica 1° · 2024

1
Ejercicio 1

"Referente a la mochila, el colgante se encuentra en movimiento."

  1. El sistema de referencia elegido es la mochila (el respaldo o gancho del autobús donde se cuelga).
  2. Tanto la mochila como el colgante permanecen unidos y a distancia fija entre sí dentro del autobús.
  3. La posición del colgante respecto de la mochila no cambia con el tiempo: $ \vec{r}_{\text{colgante/mochila}} = \text{constante}$.
  4. Por lo tanto la velocidad relativa es cero: \vec{v}_{\text{rel}} = \dfrac{d\vec{r}}{dt} = 0.

Respuesta

Falso. Respecto a la mochila, el colgante está en reposo.

2
Ejercicio 2

"En los sistemas no inerciales se puede aplicar las leyes de Newton sin ningún factor de corrección."

  1. Un sistema no inercial tiene aceleración propia: \vec{a}_0 \neq 0 respecto a un sistema inercial.
  2. Al escribir \sum \vec{F} = m\vec{a} en ese marco aparecen fuerzas ficticias (inerciales), como la fuerza centrífuga o la de Coriolis.
  3. Para que la segunda ley funcione hay que sumar esas fuerzas extra: \sum \vec{F}_{\text{ext}} + \vec{F}_{\text{ficticia}} = m\vec{a}'.
  4. Sin ese factor de corrección, el resultado numérico queda incorrecto.

Respuesta

Falso. Se requieren fuerzas ficticias (factores de corrección) para aplicar las leyes de Newton.

3
Ejercicio 3

"La aceleración del Trole (a) es la misma con la que se mueve la mochila de Andrés referente a un espectador que está mirando desde fuera del autobús."

  1. El espectador externo está en un sistema de referencia inercial (la calle/suelo).
  2. Si la mochila viaja en reposo dentro del autobús, su posición respecto del autobús es constante: \vec{r}_{\text{mochila}} = \vec{r}_{\text{autobús}} + \text{cte}.
  3. Diferenciando dos veces respecto del tiempo: \vec{a}_{\text{mochila}} = \vec{a}_{\text{autobús}} = \vec{a}.
  4. En general, para dos cuerpos en reposo relativo, \vec{a}_{AB} = 0 \Rightarrow \vec{a}_A = \vec{a}_B respecto de un marco inercial.

Respuestas: 1) Falso · 2) Falso · 3) Verdadero.

Respuesta

Verdadero. Ambas aceleraciones son iguales para el observador externo.

Contenido de la página

Verdadero o falso (página 54)

  • Referente a la mochila, el colgante se encuentra en movimiento. ( )

    Justificación: [estudiante]

  • En los sistemas no inerciales se puede aplicar las leyes de Newton sin ningún factor de corrección. ( )

    Justificación: [estudiante]

  • La aceleración del Trole (a) es la misma con la que se mueve la mochila de Andrés referente a un espectador que está mirando desde fuera del autobús. ( )

    Justificación: [estudiante]

Ejemplos resueltos

Un pasajero viaja en un autobús que frena: ¿por qué siente que lo empuja hacia adelante si nadie lo toca?

El sistema del autobús es no inercial (a_0 \neq 0). Para el pasajero aparece una fuerza ficticia \vec{F}_{fic} = -m\vec{a}_0 hacia adelante; sin ella las leyes de Newton no explicarían su movimiento respecto del autobús.

Tabla

Sistema de referencia Tipo ¿Se aplican las leyes de Newton sin corrección?
Observador en la calle Inercial Sí
Interior del Trole acelerado No inercial No, requiere fuerzas ficticias

Fórmulas y ecuaciones

\sum \vec{F} = m\vec{a} (solo en sistemas inerciales sin fuerzas ficticias)

\vec{v}_{rel} = \frac{d\vec{r}}{dt} = 0

\sum \vec{F}@@MATH_0@@_{ficticia} = m\vec{a}'

\vec{a}@@MATH_0@@_{autobús} = \vec{a}

Glosario (4)

Sistema inercial
Referencial en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme donde se cumplen las leyes de Newton sin correcciones.
Sistema no inercial
Referencial acelerado o giratorio donde las leyes de Newton exigen incluir fuerzas ficticias.
Fuerza ficticia
Fuerza aparente que aparece solo en sistemas no inerciales, como la centrífuga o la de Coriolis.
Movimiento relativo
Descripción del movimiento de un cuerpo dependiendo del sistema de referencia elegido.

Preguntas para practicar

¿Por qué dentro de un sistema no inerciales deben aparecer fuerzas ficticias para explicar el movimiento?

Porque ese sistema acelera respecto de uno inercial: al escribir las leyes de Newton desde su interior aparecen aceleraciones no explicadas por fuerzas reales, que se compensan añadiendo fuerzas ficticias proporcionales a la masa y a la aceleración del marco.

Si el Trole dobla a la derecha con rapidez constante, ¿qué percibe Andrés respecto de su mochila colgada?

Percibe que la mochila se inclina hacia la izquierda por la aparición de una fuerza ficticia (efecto centrífugo o de Coriolis), aunque para un observador de la calle la mochila se mueve en curva con el autobús.

Temas y conceptos clave

Sistemas de referenciaSistemas no inercialesLeyes de NewtonMovimiento relativosistema inercialsistema no inercialfuerza ficticiavelocidad relativaaceleración relativareferencial del observador externo
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Preguntas que la gente también hace

¿Qué es un sistema de referencia no inercial y por qué no se pueden aplicar las leyes de Newton directamente?
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¿Cómo se relaciona la aceleración de un cuerpo dentro de un autobús con la del autobús vista desde fuera?
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¿Qué son las fuerzas ficticias y cuándo aparecen en un sistema de referencia?
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📌 Antes de leer esto
  • • Concepto de sistema de referencia
  • • Leyes de Newton (especialmente la 2.ª)
  • • Derivada de la posición como velocidad y aceleración
  • • Idea de reposo y movimiento relativo
Siguiente tema sugerido
Fuerza centrífuga y de Coriolis en sistemas de referencia giratorios
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 413 caracteres

e Referente a la mochila, el colgante se encuentra en movimiento. ( )

Justificación 7 S

L ) e En los sistemas no inerciales se puede aplicar las leyes de Newton sin ningún factor de

corrección. ( )

Justificación 7 S

e La aceleración del Trole (a) es la misma con la que se mueve la mochila de Andrés referente a un espectador que está mirando desde fuera del autobús. (_ )

Justificación

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