jueves, 3 de mayo de 2018

Biofísica 1 Biomecánica 27 Dinámica

Biomecánica 27. El conductor de un auto que se estaba desplazando a 72 km/h, frena al ver el semáforo en rojo. El vehículo, de 1.000 kg, se detiene en 50m.

a. Dibujar todas las fuerzas que actúan sobre el vehículo, e identificar sus pares de interacción.

DCL

DCL Auto


DCL piso



Los pares de acción y reacción están indicadas con el mismo color.
Es importante recordar que los pares de acción y reacción están en “cuerpos” distintos.

b. Calcular el valor de la fuerza que actúa en el frenado.

Ecuación horaria de la posición
 x(t) = xi + vi (t - ti) + 1/2 a (t – ti)2

donde
x(t) = posición en el instante t = 50 m
xi = posición inicial = 0
vi = velocidad inicial = 72 km/h = 20 m/s
ti = tiempo inicial = 0
t = instante en que se detiene = ¿??
a = aceleración = ¿??

Reemplazando
50 m = 20 m/s * t +1/2 a *t< ----- ecuación (A)

Ecuación horaria de la velocidad
 v(t) = vi + a (t – ti)

donde
v(t) = velocidad en el instante t = 0 ( se detuvo)
vi = velocidad inicial = 72 km/h = 20 m/s
ti = tiempo inicial = 0
t = instante en que se detiene = ¿??
a = aceleración = ¿??

Reemplazando 
0 = 20 m/s + a *t  < ----- ecuación (B)

Despejando t de la ecuación (B) y reemplazando en la ecuación (A)
50 m = - 1/2 * (20 m/s)2 / a

Despejando a
 a = - 1/2 * (20 m/s)2 / 50 m = - 4 m/s2 < ---------- desaceleración

Según Newton sobre el eje x

-Fr = m *a

donde
Fr = Fuerza de rozamiento = ¿??
m = masa = 1.000 kg
a = aceleración = - 4 m/s2

Reemplazando
-Fr = 1.000 kgr * (- 4 m/s2 )


Fr = 4.000 N  < ------  Fuerza de frenado

2 comentarios:

  1. Hola. Gracias por el ejercicio. Me aclaró muchas dudas.
    Pero me queda una. Si la Fuerza de rozamiento actúa hacia la izquierda en el DCL, por que resulta positiva?
    Gracias.

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  2. El signo negativo en la ecuación de Newton ( - Fr = m * a) indica que la fuerza es hacia la izquierda. Por eso al calcularla resulta positiva, su dirección y sentido ya fueron tomados en cuenta en la ecuación.

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