Tema W07

Respuesta correcta: A) La Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)

• A) La Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)¡Correcto! La inercia es la propiedad de los cuerpos de oponerse a cambiar su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. Al frenar el bus, el cuerpo de Sebastián tiende a mantener su velocidad previa hacia adelante.
• B) La Segunda Ley de Newton (Fuerza y Aceleración)Incorrecto. Esta ley cuantifica la aceleración como proporcional a la fuerza neta aplicada, no explica principalmente la tendencia a mantener la velocidad previa.
• C) La Tercera Ley de Newton (Acción y Reacción)Incorrecto. Explica las fuerzas como interacciones en pares opuestos de igual magnitud, no la resistencia al cambio de movimiento de un cuerpo aislado.
• D) La Ley de Gravitación UniversalIncorrecto. Describe la atracción mutua entre masas debido a su masa y distancia; no gobierna la inercia traslacional de frenado de un bus.

Respuesta correcta: C) Se cuadruplicará en relación con la aceleración inicial.

• A) Permanecerá idéntica sin sufrir ninguna alteración.Incorrecto. Al alterar tanto la fuerza aplicada como la masa, la aceleración debe cambiar según $a = F/m$.
• B) Se reducirá a la mitad de su valor original.Incorrecto. Has invertido la proporción matemática entre masa, fuerza y aceleración.
• C) Se cuadruplicará en relación con la aceleración inicial.¡Correcto! Como $a = F/m$, si $F$ se duplica ($2F$) y $m$ se reduce a la mitad ($m/2$), la nueva aceleración es $a' = 2F / (m/2) = 4(F/m) = 4a$.
• D) Disminuirá a la cuarta parte del valor original.Incorrecto. Mayor fuerza y menor masa se traducen obligatoriamente en un incremento de la aceleración, no en una disminución.

Respuesta correcta: B) La fuerza de roce estático.

• A) La fuerza de roce cinético.Incorrecto. El roce cinético actúa únicamente cuando hay un deslizamiento o movimiento relativo real entre las superficies en contacto.
• B) La fuerza de roce estático.¡Correcto! El roce estático se opone al inicio del movimiento y su magnitud se ajusta para igualar de forma exacta a la fuerza externa aplicada mientras no haya deslizamiento.
• C) La fuerza de gravedad vertical.Incorrecto. La gravedad es una fuerza vertical que tira la caja hacia el centro de la Tierra, no equilibra fuerzas aplicadas horizontalmente.
• D) La fuerza normal de contacto.Incorrecto. La normal es una reacción perpendicular de soporte de la superficie del suelo, actuando de forma vertical.

Respuesta correcta: C) La Tercera Ley de Newton (Acción y Reacción)

• A) La Ley de Inercia de GalileoIncorrecto. La inercia explica por qué los cuerpos mantienen su velocidad, no detalla la aparición de fuerzas de reacción simétricas de empuje.
• B) La Ley de Conservación de la Energía MecánicaIncorrecto. Aunque la energía se transforma de muscular a cinética, no explica directamente la dirección de las fuerzas en pares interactivos.
• C) La Tercera Ley de Newton (Acción y Reacción)¡Correcto! Esta ley postula que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), este ejerce una fuerza idéntica en magnitud pero opuesta en dirección (reacción).
• D) La Segunda Ley de Newton (Masa e Inercia)Incorrecto. Esta ley relaciona aceleración y fuerza neta, no fundamenta la simetría de las fuerzas de contacto.

Respuesta correcta: D) La velocidad aumenta linealmente y la aceleración permanece constante.

• A) La velocidad permanece constante y la aceleración disminuye continuamente.Incorrecto. Al haber una fuerza neta (gravedad), la velocidad debe aumentar; y la aceleración de gravedad es constante en caída libre.
• B) La velocidad aumenta y la aceleración aumenta de forma exponencial.Incorrecto. La velocidad ciertamente aumenta, pero la aceleración permanece constante en un valor aproximado de $9,8 \text{ m/s}^2$.
• C) Tanto la velocidad como la aceleración permanecen constantes.Incorrecto. Si la aceleración fuera cero con velocidad constante, no habría fuerza de gravedad actuando sobre la manzana.
• D) La velocidad aumenta linealmente y la aceleración permanece constante.¡Correcto! La fuerza de gravedad constante genera una aceleración uniforme, lo que provoca un incremento lineal y constante de la velocidad.

Respuesta correcta: A) Exactamente cero Newtons ($0 \text{ N}$)

• A) Exactamente cero Newtons ($0 \text{ N}$)¡Correcto! En un MRU la velocidad es constante, lo que implica que la aceleración es nula. Por la Segunda Ley de Newton, la fuerza neta debe ser cero.
• B) Un valor positivo constante mayor que cero proporcional a la masa del hielo.Incorrecto. Si existiera una fuerza neta horizontal constante mayor que cero, el bloque aceleraría modificando su velocidad, perdiendo el MRU.
• C) Un valor negativo constante que compensa la masa terrestre.Incorrecto. El peso vertical es compensado por la fuerza normal, pero en el eje horizontal del MRU la fuerza neta es simplemente cero.
• D) Un valor variable que depende del tiempo de deslizamiento.Incorrecto. Una fuerza neta variable produciría una aceleración variable, perdiéndose el movimiento uniforme.

Respuesta correcta: C) $20 \text{ N}$

• A) $5 \text{ N}$Incorrecto. Has dividido la aceleración por la masa ($a/m$), lo cual es una fórmula físicamente errónea.
• B) $12 \text{ N}$Incorrecto. Has sumado los valores numéricos de la masa y la aceleración en lugar de multiplicarlos.
• C) $20 \text{ N}$¡Correcto! Utilizando la Segunda Ley de Newton: $F = m \cdot a = 10 \text{ kg} \cdot 2 \text{ m/s}^2 = 20 \text{ N}$.
• D) $50 \text{ N}$Incorrecto. Revisa el cálculo matemático de la multiplicación entre masa y aceleración.

Respuesta correcta: B) La tensión es exactamente igual al peso de la carga ($T = P$).

• A) La tensión es estrictamente mayor que el peso de la carga ($T > P$).Incorrecto. Si la tensión fuera mayor que el peso, existiría una fuerza neta hacia arriba y la carga aceleraría, perdiendo la velocidad constante.
• B) La tensión es exactamente igual al peso de la carga ($T = P$).¡Correcto! Al subir a velocidad constante la aceleración es nula, por lo que la fuerza neta vertical es cero, obligando a la tensión a igualar al peso.
• C) La tensión es estrictamente menor que el peso de la carga ($T < P$).Incorrecto. Si la tensión fuera menor, la fuerza neta iría hacia abajo y la carga desaceleraría hasta caer.
• D) La tensión es de valor cero ya que el movimiento es uniforme.Incorrecto. Si la tensión fuera cero, la única fuerza actuando sería el peso hacia abajo y la carga caería libremente.

Respuesta correcta: B) Aceleración centrípeta y fuerza neta centrípeta dirigida hacia el centro de la curva.

• A) Aceleración lineal tangencial y fuerza centrífuga inercial.Incorrecto. La aceleración tangencial modificaría el valor de la rapidez del ciclista, la cual es constante, y la centrífuga es una fuerza ficticia.
• B) Aceleración centrípeta y fuerza neta centrípeta dirigida hacia el centro de la curva.¡Correcto! Todo movimiento curvo posee una aceleración centrípeta dirigida hacia el centro de giro debido al cambio en la dirección de la velocidad.
• C) Aceleración gravitatoria vertical y fuerza normal tangencial.Incorrecto. Estas fuerzas actúan en el eje vertical y no provocan la curvatura horizontal del movimiento de giro de la bicicleta.
• D) Fuerza neta nula de valor cero Newtons.Incorrecto. Aunque la rapidez numérica sea constante, la dirección del vector velocidad cambia continuamente, lo que exige una fuerza neta no nula centrípeta.

Respuesta correcta: C) La velocidad es exactamente cero y la aceleración es la gravedad dirigida hacia abajo.

• A) La velocidad es máxima y la aceleración de la gravedad es nula.Incorrecto. En la cima la pelota se detiene momentáneamente, por lo que su velocidad es nula, no máxima. Y la gravedad sigue actuando.
• B) Tanto la velocidad como la aceleración de la gravedad son iguales a cero.Incorrecto. Si la aceleración de gravedad fuera cero en el punto más alto, la pelota flotaría de forma perpetua sin volver a descender.
• C) La velocidad es exactamente cero y la aceleración es la gravedad dirigida hacia abajo.¡Correcto! Al detenerse en el punto más alto la velocidad es instantáneamente cero, pero la gravedad actúa constantemente acelerando la pelota hacia abajo.
• D) La velocidad es cero y la aceleración está dirigida horizontalmente hacia el norte.Incorrecto. La gravedad actúa en sentido vertical hacia el centro terrestre, no ejerce desvíos horizontales magnéticos hacia el norte.

Respuesta correcta: A) El coeficiente estático es siempre mayor que el coeficiente cinético ($\mu_e > \mu_c$).

• A) El coeficiente estático es siempre mayor que el coeficiente cinético ($\mu_e > \mu_c$).¡Correcto! Iniciar el deslizamiento exige romper los enlaces y microsoldaduras temporales iniciales, lo que requiere más fuerza que mantener el deslizamiento posterior.
• B) El coeficiente cinético es siempre mayor que el estático ($\mu_c > \mu_e$).Incorrecto. El roce cinético suele ser menor debido a la menor interacción física intersuperficial durante el movimiento continuo.
• C) Ambos coeficientes son exactamente iguales de forma constante ($\mu_e = \mu_c$).Incorrecto. Requieren fuerzas distintas; empujar un objeto inmóvil es más difícil que mantenerlo deslizando.
• D) Su suma es siempre igual a un valor unitario constante.Incorrecto. Son coeficientes adimensionales independientes que dependen únicamente de la naturaleza química de los materiales de contacto.

Respuesta correcta: B) La fuerza normal

• A) La fuerza de gravedadIncorrecto. La gravedad es una fuerza que apunta verticalmente hacia abajo, no perpendicular a una superficie inclinada.
• B) La fuerza normal¡Correcto! Por definición geométrica, la fuerza normal es la fuerza de reacción perpendicular ejercida por la rampa sobre el cuerpo apoyado.
• C) La fuerza de roce estáticoIncorrecto. El roce estático actúa paralelo a la superficie inclinada del plano impidiendo que la caja deslice rampa abajo.
• D) La tensión de la cuerda de arrastreIncorrecto. La tensión actuaría paralela al plano de la rampa si estuviera amarrada a un cable, pero la caja está estática sola.

Respuesta correcta: C) Ambas esferas tocarán el suelo al mismo tiempo.

• A) La esfera A, porque al viajar más lento describe una trayectoria más corta.Incorrecto. El movimiento horizontal y el vertical son independientes en caída libre.
• B) La esfera B, porque al poseer mayor velocidad inicial cae con más fuerza.Incorrecto. La mayor velocidad horizontal no acelera el descenso en el eje vertical de gravedad.
• C) Ambas esferas tocarán el suelo al mismo tiempo.¡Correcto! El tiempo de caída depende únicamente de la altura vertical y de la aceleración de gravedad, que son idénticas para ambas.
• D) La esfera B caerá en la mitad del tiempo de la esfera A.Incorrecto. La velocidad horizontal solo expande el alcance horizontal, no altera la caída libre vertical.

Respuesta correcta: C) $4 \text{ m/s}^2$

• A) $6 \text{ m/s}^2$Incorrecto. Esta aceleración ocurriría solo si no existiera rozamiento con la mesa ($30 \text{ N} / 5 \text{ kg}$).
• B) $2 \text{ m/s}^2$Incorrecto. Esta aceleración correspondería solo a la fuerza de roce aislada ($10 \text{ N} / 5 \text{ kg}$).
• C) $4 \text{ m/s}^2$¡Correcto! Calculamos la fuerza neta: $F_{net} = F_{ap} - F_{roce} = 30 \text{ N} - 10 \text{ N} = 20 \text{ N}$. Luego la aceleración es $a = F_{net}/m = 20 \text{ N} / 5 \text{ kg} = 4 \text{ m/s}^2$.
• D) $8 \text{ m/s}^2$Incorrecto. Has sumado las fuerzas en lugar de restarlas para calcular la fuerza neta horizontal.

Respuesta correcta: A) Ambos vectores apuntan verticalmente hacia arriba.

• A) Ambos vectores apuntan verticalmente hacia arriba.¡Correcto! Para desacelerar o frenar un cuerpo que se mueve hacia abajo, se requiere una fuerza neta y aceleración dirigidas en sentido opuesto al movimiento, es decir, hacia arriba.
• B) Ambos vectores apuntan verticalmente hacia abajo.Incorrecto. Si la aceleración fuera hacia abajo, el elevador aumentaría su velocidad de descenso en lugar de frenar.
• C) La fuerza neta apunta hacia abajo y la aceleración hacia arriba.Incorrecto. Por la Segunda Ley de Newton, el vector de fuerza neta y el de aceleración siempre poseen idéntica dirección y sentido.
• D) La fuerza neta es nula y la aceleración apunta de forma horizontal.Incorrecto. El frenado es un cambio de velocidad; por lo que el movimiento no es uniforme ni nulo, y ocurre en el eje vertical de traslación.

Respuesta correcta: B) Continuará moviéndose en línea recta de forma perpetua con velocidad constante.

• A) Comenzará a desacelerar lentamente hasta detenerse por completo en reposo.Incorrecto. Los cuerpos no se detienen solos en ausencia de fuerzas disipativas como el roce mecánico o resistencia fluida.
• B) Continuará moviéndose en línea recta de forma perpetua con velocidad constante.¡Correcto! En ausencia de fuerzas externas netas, la inercia mantiene el movimiento rectilíneo uniforme de forma indefinida.
• C) Describirá una trayectoria curva elíptica para conservar su energía térmica.Incorrecto. Desviarse de una línea recta exige la presencia de una fuerza neta centrípeta (como la atracción de la gravedad).
• D) Su masa se transformará de forma directa en calor radiactivo deteniendo su viaje.Incorrecto. La masa se conserva de forma clásica; no se transforma espontáneamente en calor por inercia en el vacío.

Respuesta correcta: A) La tensión ejercida por el hilo y la fuerza de gravedad (peso).

• A) La tensión ejercida por el hilo y la fuerza de gravedad (peso).¡Correcto! La masa del péndulo está sujeta únicamente a la tracción del hilo (tensión) y a la atracción gravitatoria vertical (peso).
• B) La fuerza normal y la fuerza centrífuga lateral.Incorrecto. La normal requiere el apoyo sobre una superficie, y la centrífuga es una fuerza ficticia inercial de marcos de referencia no inerciales.
• C) La fuerza de empuje de la cuerda y la fricción de calor magnético.Incorrecto. Las cuerdas tensionadas jalan o tensan, no empujan, y el magnetismo no participa en un péndulo de gravedad simple estándar.
• D) Únicamente la fuerza neta de valor constante.Incorrecto. La fuerza neta es la resultante vectorial de la interacción física real de las fuerzas de peso y tensión, que varían en dirección durante la oscilación.

Respuesta correcta: C) $0,40$

• A) $0,10$Incorrecto. Con este coeficiente la fuerza de roce estático máxima sería menor, permitiendo el movimiento fácil del mueble.
• B) $0,25$Incorrecto. Equivale a una estimación matemática errónea del cociente de la fricción estática de apoyo.
• C) $0,40$¡Correcto! Fuerza normal $N = m \cdot g = 50 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 500 \text{ N}$. Como el roce estático máximo es $F_{e,max} = \mu_e \cdot N$, y se requiere al menos $200 \text{ N}$ para equilibrar el empuje: $200 \le \mu_e \cdot 500 \implies \mu_e \ge 200/500 = 0,40$.
• D) $0,80$Incorrecto. Revisa el despeje de la inecuación de la fuerza de roce estático máxima y la fuerza normal calculada.

Respuesta correcta: B) El carro A se detendrá por completo en reposo y el carro B saldrá disparado hacia adelante a $10 \text{ m/s}$.

• A) Ambos carros se acoplarán y viajarán juntos con una rapidez de $5 \text{ m/s}$.Incorrecto. El acoplamiento físico con deformación y pérdida de energía térmica describe una colisión perfectamente inelástica, no elástica.
• B) El carro A se detendrá por completo en reposo y el carro B saldrá disparado hacia adelante a $10 \text{ m/s}$.¡Correcto! En choques elásticos frontales entre masas idénticas se produce un intercambio completo e instantáneo de las velocidades.
• C) El carro A rebotará hacia atrás a $10 \text{ m/s}$ y el carro B permanecerá inmóvil.Incorrecto. Esta distribución violaría la conservación de la cantidad de movimiento lineal total del sistema.
• D) Ambos carros saldrán disparados en direcciones opuestas a $20 \text{ m/s}$.Incorrecto. Se violaría flagrantemente la conservación de la energía cinética total del sistema colisionante.

Respuesta correcta: A) Porque posee una gran velocidad tangencial horizontal constante que mantiene al transbordador 'cayendo continuamente' alrededor de la curvatura terrestre.

• A) Porque posee una gran velocidad tangencial horizontal constante que mantiene al transbordador 'cayendo continuamente' alrededor de la curvatura terrestre.¡Correcto! La fuerza de gravedad actúa como fuerza centrípeta, curvando la trayectoria parabólica natural del transbordador para que coincida con la curvatura esférica de la Tierra.
• B) Porque a esa altitud espacial la fuerza de atracción gravitatoria de la Tierra es exactamente de cero Newtons.Incorrecto. A nivel de órbita baja de transbordadores, la fuerza de gravedad se reduce solo un 10% en comparación con la superficie; no es cero.
• C) Porque los motores del transbordador permanecen encendidos de forma ininterrumpida empujando el vehículo hacia arriba.Incorrecto. En órbita apagada, los motores permanecen apagados durante el vuelo para conservar combustible; el movimiento es inercial balístico.
• D) Porque la fuerza centrífuga inercial espacial destruye las líneas de campo de masa de la gravedad terrestre.Incorrecto. La fuerza centrífuga es una percepción inercial de marcos rotatorios; no interfiere ni extingue el campo gravitatorio de la Tierra.