Respuestas
1)
Según la segunda ley de Newton, la fuerza es directamente proporcional al producto de la masa por la aceleración:
F = m×a
Al tener ambos datos, podemos sustituir:
m = 1kg
a = 4m/s²
F = (1kg)(4m/s²)
F = 4 Newtons
2)
Tenemos que F = m×a, para despejar la masa, pasamos diciendo a la aceleración:
m = F / a
F = 120N
a = 6m/s²
m = 120N / 6m/s²
m = 20 kilogramos
3)
Nos pide la fuerza teniendo la masa, nos falta la aceleración. Al tener la velocidad final y el tiempo, podemos usar lo siguiente:
a = (vf - vi) / t
Donde vf es velocidad final y vi es la velocidad inicial (en este caso 0 porque parte del reposo). Con esto, sustituimos:
a = (30m/s) / 5s
a = 6m/s²
Ahora teniendo la aceleración, podemos aplicar la segunda ley de Newton:
F = m×a
F = (800kg)(6m/s²)
F = 4800 Newtons
4)
Al dejar caer un cuerpo, la energía potencial (de reposo) se convierte en energía cinética, por lo que podemos decir que:
Ec = Ep
Ep = m.g.h
Ec = m.g.h
Donde m es la masa, g es la gravedad y h es la altura del cuerpo.
Teniendo esto, podemos sustituir:
Ec = m.g.h
m = 8kg
g = 10m/s²
h = 10m
Ec = (8kg)(10m/s²)(10m)
Ec = 800kg.m²/s² = 800 Joules
5)
Nos pide la energía potencial que sabemos se calcula mediante Ep = m.g.h , tenemos la masa y gravedad pero no la altura.
Para determinar la altura teniendo velocidad inicial, usaremos:
hmax = (vf² - vi²) / 2g
Como la velocidad final (vf) es cero, la fórmula se puede interpretar:
hmax = -vi² / 2g
Entonces, sustituimos:
hmax = -(6m/s)² / 2(10m/s²)
hmax = (-36m²/s²) / (20m/s²)
hmax = 1.8 metros
Con la altura, ahora sí podemos calcular la energía potencial:
Ep = m.g.h
Ep = (15kg)(10m/s²)(1.8m)
Ep = 270 kg.m²/s²
Ep = 270 Joules