¡Vamos a poner a prueba tus conocimientos sobre las leyes de Newton con situaciones que vivimos todos los días en Chile! Imagina que estás en el metro de Santiago y de repente frena bruscamente ¿hacia dónde te vas? ¿Por qué tu mochila no se cae del asiento del bus cuando aceleras? ¿Qué pasa con la pelota que lanzas en la playa de Viña del Mar? Las respuestas están en las leyes de Newton, pero cuidado: muchos estudiantes confunden la segunda ley con la tercera, o piensan que la fuerza es lo mismo que la velocidad. ¿Listo para descubrir si realmente entiendes por qué las cosas caen, se mueven o se quedan quietas? ¡Vamos a resolver este quiz y verás que hasta los terremotos en Chile siguen estas leyes!
1. En , un fuerte terremoto sacudió Chile. ¿Qué ley de Newton explica por qué los objetos dentro de las casas (como muebles o cuadros) se mueven aunque no los toques directamente?
Indice : Piensa en qué pasa cuando un bus frena de golpe...
Respuesta
Respuesta : A — La primera ley (ley de inercia) dice que un objeto en reposo permanece en reposo a menos que una fuerza externa actúe sobre él. El movimiento del suelo durante el terremoto aplica una fuerza a los cimientos, pero los objetos dentro no reciben esa fuerza directamente y por eso se mueven.
Por qué no B : Incorrecto. La segunda ley relaciona fuerza, masa y aceleración, pero no explica el movimiento sin fuerza aplicada.
Por qué no C : Incorrecto. La tercera ley habla de pares de fuerzas iguales y opuestas, no de movimiento sin fuerza.
Por qué no D : Incorrecto. La ley de gravitación explica la atracción entre masas, no el movimiento durante un terremoto.
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2. Estás parado en el ascensor del edificio de tu colegio en Providencia cuando de repente empieza a bajar. ¿Qué sientes en tus pies y qué ley de Newton lo explica?
Indice : Tu peso aparente cambia cuando el ascensor acelera...
Respuesta
Respuesta : B — La primera ley explica que tu cuerpo tiende a mantener su estado de movimiento (inercia). Cuando el ascensor baja acelerando, tu cuerpo tiende a seguir moviéndose hacia abajo, por lo que sientes menos presión en los pies (peso aparente menor).
Por qué no A : Incorrecto. La tercera ley habla de pares de fuerzas iguales y opuestas, pero no explica este cambio de peso aparente.
Por qué no C : Incorrecto. La segunda ley relaciona fuerza, masa y aceleración, pero no explica directamente este fenómeno de peso aparente.
Por qué no D : Incorrecto. La fuerza normal no se mantiene constante cuando hay aceleración.
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3. En un bus del Transantiago que viaja a 60 km/h por la Alameda, el conductor frena bruscamente para evitar un accidente. ¿Qué le pasa a tu mochila que está en el asiento de adelante?
Indice : Piensa en la inercia de la mochila...
Respuesta
Respuesta : B — Por la primera ley (inercia), la mochila tiende a mantener su movimiento de 60 km/h hacia adelante. Cuando el bus frena, la mochila sigue moviéndose hacia adelante hasta que una fuerza (como chocar con el asiento) la detiene.
Por qué no A : Incorrecto. La fricción actúa sobre el bus, no sobre la mochila en el aire.
Por qué no C : Incorrecto. No hay fuerza que empuje la mochila hacia atrás; el frenado afecta al bus, no directamente a la mochila.
Por qué no D : Incorrecto. Aunque el frenado sea suave, la inercia sigue actuando.
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4. En el Desierto de Atacama, un jeep acelera desde el reposo hasta 80 km/h en 10 segundos. Si la masa del jeep es de 2000 kg, ¿qué fuerza neta actúa sobre él? (Usa )
Indice : Primero calcula la aceleración en m/s², luego usa
Respuesta
Respuesta : A — La aceleración es . Luego (aproximadamente 4444 N).
Por qué no B : Incorrecto. Este valor sería si la aceleración fuera 8 m/s².
Por qué no C : Incorrecto. Este valor es demasiado bajo para la aceleración dada.
Por qué no D : Incorrecto. Este valor corresponde a una aceleración de 0.8 m/s².
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5. En un ascensor de Valparaíso que sube con aceleración constante, una persona de 70 kg siente un peso aparente de 800 N. ¿Cuál es la aceleración del ascensor? (Usa )
Indice : El peso aparente es cuando sube acelerando
Respuesta
Respuesta : B — El peso aparente . Despejando: . Entonces .
Por qué no A : Incorrecto. Este valor sería si el peso aparente fuera 900 N.
Por qué no C : Incorrecto. Este valor es demasiado bajo para el peso aparente dado.
Por qué no D : Incorrecto. Este valor es demasiado alto para el peso aparente dado.
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6. ¿Qué ley de Newton explica por qué al caminar empujas el suelo hacia atrás y avanzas hacia adelante?
Indice : Piensa en la interacción entre tus pies y el suelo...
Respuesta
Respuesta : C — La tercera ley establece que por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Cuando tu pie empuja el suelo hacia atrás (acción), el suelo empuja tu pie hacia adelante (reacción), haciendo que avances.
Por qué no A : Incorrecto. La primera ley explica el movimiento sin fuerza neta, no la interacción entre objetos.
Por qué no B : Incorrecto. La segunda ley relaciona fuerza, masa y aceleración, pero no explica pares de fuerzas.
Por qué no D : Incorrecto. La ley de Hooke se aplica a resortes, no a la interacción pie-suelo.
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7. En un partido de fútbol en el Estadio Nacional, un jugador patea el balón con una fuerza de 500 N. ¿Qué fuerza ejerce el balón sobre el pie del jugador según la tercera ley de Newton?
Indice : Recuerda que las fuerzas son iguales y opuestas...
Respuesta
Respuesta : B — La tercera ley dice que las fuerzas son iguales en magnitud y opuestas en dirección. Por lo tanto, el balón ejerce una fuerza de 500 N sobre el pie del jugador.
Por qué no A : Incorrecto. La fuerza no se divide a la mitad; es igual en magnitud.
Por qué no C : Incorrecto. No hay razón para que la fuerza sea el doble.
Por qué no D : Incorrecto. La tercera ley establece que las fuerzas existen en pares, no que sean cero.
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8. Estás en la playa de La Serena lanzando una pelota de 0.5 kg hacia arriba con una fuerza inicial de 15 N. ¿Cuál es la aceleración inicial de la pelota? (Usa )
Indice : La fuerza neta es la fuerza aplicada menos el peso...
Respuesta
Respuesta : A — La fuerza neta es . Luego (aproximadamente 20.6 m/s²).
Por qué no B : Incorrecto. Este valor no considera el peso de la pelota.
Por qué no C : Incorrecto. Este es solo el valor de la aceleración gravitacional, no la aceleración neta.
Por qué no D : Incorrecto. Este valor es demasiado alto y no considera el peso.
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9. En un mercado como La Vega Central, un vendedor empuja una caja de 20 kg con una fuerza horizontal de 80 N. Si el coeficiente de roce cinético es 0.3, ¿cuál es la aceleración de la caja? (Usa )
Indice : Primero calcula la fuerza de roce, luego la fuerza neta...
Respuesta
Respuesta : A — La fuerza de roce es . La fuerza neta es . Luego (aproximadamente 1.1 m/s²).
Por qué no B : Incorrecto. Este valor sería si la fuerza aplicada fuera mayor.
Por qué no C : Incorrecto. Este valor es demasiado bajo para las fuerzas dadas.
Por qué no D : Incorrecto. Este valor es demasiado alto para las fuerzas dadas.
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10. ¿Por qué un astronauta en la Estación Espacial Internacional (que orbita la Tierra) flota aunque la gravedad terrestre aún actúa sobre él?
Indice : Piensa en la primera ley y el movimiento en órbita...
Respuesta
Respuesta : B — La estación espacial y el astronauta están en caída libre constante alrededor de la Tierra. Como ambos caen con la misma aceleración, el astronauta no siente la fuerza normal que lo mantendría en el suelo, por lo que flota.
Por qué no A : Incorrecto. La gravedad no es cero en la órbita terrestre; de hecho, es casi igual que en la superficie.
Por qué no C : Incorrecto. La tercera ley no cancela fuerzas; solo establece pares de fuerzas iguales y opuestas.
Por qué no D : Incorrecto. La masa del astronauta no cambia en el espacio.
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11. En un bus que viaja a 90 km/h por la carretera Panamericana al norte de Santiago, el conductor ve un peaje y frena hasta detenerse en 5 segundos. ¿Qué distancia recorre el bus durante el frenado? (Usa y )
Indice : Primero convierte 90 km/h a m/s...
Respuesta
Respuesta : A — Convertimos: . La aceleración es . La distancia es (aproximadamente 125 m si consideramos el valor absoluto).
Por qué no B : Incorrecto. Este valor es la mitad de la distancia correcta.
Por qué no C : Incorrecto. Este valor es demasiado alto.
Por qué no D : Incorrecto. Este valor es demasiado bajo.
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12. Si en Concepción lanzas una moneda hacia arriba con una velocidad inicial de 15 m/s, ¿cuánto tiempo tarda en volver a tu mano? (Ignora la resistencia del aire)
Indice : El tiempo de subida es igual al tiempo de bajada...
Respuesta
Respuesta : A — El tiempo total es el doble del tiempo de subida. Usando , cuando , . El tiempo total es .
Por qué no B : Incorrecto. Este es solo el tiempo de subida, no el total.
Por qué no C : Incorrecto. Este valor es el doble del tiempo correcto.
Por qué no D : Incorrecto. Este valor es demasiado bajo.
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13. En Antofagasta, un camión de 10 toneladas (10000 kg) acelera desde el reposo hasta 50 km/h en 12 segundos. ¿Qué fuerza neta actúa sobre el camión? (Usa )
Indice : Convierte 50 km/h a m/s primero...
Respuesta
Respuesta : A — Convertimos: . La aceleración es . Luego .
Por qué no B : Incorrecto. Este valor ignora la aceleración.
Por qué no C : Incorrecto. Este valor es demasiado alto para la aceleración dada.
Por qué no D : Incorrecto. Este valor es solo el peso del camión, no la fuerza neta.
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14. ¿Qué pasa con la fuerza de roce si aumentas el ángulo de inclinación de un plano en el Desierto de Atacama?
Indice : Piensa en cómo cambia la fuerza normal...
Respuesta
Respuesta : B — La fuerza de roce depende de la fuerza normal (). Al aumentar el ángulo, la componente del peso perpendicular al plano (que determina ) disminuye, por lo que la fuerza normal disminuye y, por tanto, la fuerza de roce también disminuye.
Por qué no A : Incorrecto. La fuerza de roce no aumenta; disminuye con la fuerza normal.
Por qué no C : Incorrecto. La fuerza de roce no permanece constante; depende de la fuerza normal.
Por qué no D : Incorrecto. La fuerza de roce no se anula; solo disminuye.
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15. En un ascensor de un edificio en Santiago que baja con velocidad constante, ¿qué puedes decir sobre la fuerza neta que actúa sobre él?
Indice : Recuerda que velocidad constante implica aceleración cero...
Respuesta
Respuesta : A — Por la segunda ley, si la velocidad es constante (aceleración cero), la fuerza neta debe ser cero. La fuerza normal del cable equilibra exactamente el peso del ascensor.
Por qué no B : Incorrecto. La fuerza neta no es igual al peso; es cero en este caso.
Por qué no C : Incorrecto. La fuerza neta no es mayor que el peso; es cero.
Por qué no D : Incorrecto. La fuerza neta no es menor que el peso; es cero.
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16. Si en Valparaíso dejas caer dos pelotas: una de plástico de 100 g y otra de acero de 1 kg desde la misma altura, ¿cuál llega primero al suelo? (Ignora la resistencia del aire)
Indice : Piensa en la aceleración gravitacional...
Respuesta
Respuesta : A — Por la segunda ley, la aceleración gravitacional es independiente de la masa (). Ambas pelotas caen con la misma aceleración y, por tanto, llegan al suelo al mismo tiempo.
Por qué no B : Incorrecto. La masa no afecta la aceleración en caída libre (sin resistencia del aire).
Por qué no C : Incorrecto. El peso no afecta el tiempo de caída en este caso.
Por qué no D : Incorrecto. El viento puede afectar, pero en este caso lo ignoramos.
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17. En un experimento en el laboratorio de tu colegio en Ñuñoa, aplicas una fuerza de 20 N a un carrito de 4 kg. Si el coeficiente de roce estático es 0.5, ¿el carrito se mueve? (Usa )
Indice : Primero calcula la fuerza de roce estático máxima...
Respuesta
Respuesta : A — La fuerza de roce estático máxima es . Como la fuerza aplicada (20 N) es mayor que 19.6 N, el carrito se mueve.
Por qué no B : Incorrecto. La fuerza aplicada (20 N) es mayor que la fuerza de roce máxima (19.6 N).
Por qué no C : Incorrecto. El hecho de que la fuerza sea mayor que cero no garantiza el movimiento si la fuerza de roce es mayor.
Por qué no D : Incorrecto. El carrito puede moverse si la fuerza aplicada supera la fuerza de roce.
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18. ¿Qué ley de Newton explica por qué un cohete espacial puede despegar de la Tierra?
Indice : Piensa en la tercera ley y los gases expulsados...
Respuesta
Respuesta : C — La tercera ley explica que los gases expulsados hacia abajo (acción) generan una fuerza igual y opuesta que empuja el cohete hacia arriba (reacción), permitiendo el despegue.
Por qué no A : Incorrecto. La primera ley explica el movimiento sin fuerza neta, no el despegue de cohetes.
Por qué no B : Incorrecto. La segunda ley relaciona fuerza, masa y aceleración, pero no explica el par acción-reacción.
Por qué no D : Incorrecto. La ley de gravitación explica la atracción, pero no el movimiento hacia arriba.
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19. En un partido de tenis en el Court Central Anita Lizana del Estadio San Carlos de Apoquindo, un jugador golpea la pelota con una fuerza de 100 N. Si la pelota tiene una masa de 58 g, ¿cuál es su aceleración inicial? (Ignora la resistencia del aire)
Indice : Usa la segunda ley directamente...
Respuesta
Respuesta : A — La aceleración es (aproximadamente 1724 m/s²).
Por qué no B : Incorrecto. Este valor ignora la masa de la pelota.
Por qué no C : Incorrecto. Este valor es solo la masa de la pelota, no la aceleración.
Por qué no D : Incorrecto. Este valor es demasiado bajo para la fuerza dada.
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20. Si en la playa de Pichilemu dejas caer una piedra y una pluma al mismo tiempo desde la misma altura, ¿cuál llega primero al suelo? (Considera resistencia del aire)
Indice : Piensa en cómo la resistencia del aire afecta a objetos de diferente masa y área...
Respuesta
Respuesta : A — En presencia de resistencia del aire, la piedra (más densa y con menor área relativa) sufre menos efecto de frenado y llega primero. La pluma, con mayor área y menor masa, es frenada significativamente por el aire.
Por qué no B : Incorrecto. La pluma es frenada más por el aire, por lo que llega después.
Por qué no C : Incorrecto. La resistencia del aire hace que no lleguen al mismo tiempo.
Por qué no D : Incorrecto. Aunque el viento puede afectar, el factor principal es la resistencia del aire.
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