Biofísica 1 Opción múltiple 21 Energía

Biomecánica 21. ¿Qué fuerza de rozamiento constante detiene en veinte metros a un tejo de cien gramos que se desplaza por un piso horizontal con una velocidad inicial de 20 metros por segundo, y en cuánto tiempo?

        a) Cero; 1 s          █  b) 1 N; 2 s             c) 10 N; 4 s

        d) 100 N; 10 s          e) 1000N; 2 s         f) 10.000 N; 4 s

Fuerza de rozamiento

W fuerzas no conservativas = ΔE mecánica

donde

W fuerzas no conservativas = trabajo de la fuerza de rozamiento = Froz D

Froz = fuerza de rozamiento

D = distancia recorrida = 20 m

ΔE mecánica = ΔE potencial + ΔE cinética

ΔE potencial = 0 (piso horizontal)

ΔE cinética = ½ M vf² – ½ M vi²

M = masa del móvil = 100 g = 0,10 kg

vf = velocidad final = 0 (se detiene)

vi = velocidad inicial = 20 m/s

reemplazando

Froz = ½ M vf² / D = ½ 0,10 kg (20 m/s)² / 20 m = 1 N  < ---------- fuerza de rozamiento

Tiempo

Ecuaciones horarias

x = xi + vi t + ½ a t2  < --------- desplazamiento

v = vi + a t <  ------- velocidad

donde

x = distancia recorrida = 20 m

xi = posición inicial = 0

vi = velocidad  inicial = 20 m/s

a = aceleración

v = velocidad final = 0

reemplazando en la ecuación de la velocidad y despejando a

a = - vi / t

reemplazando en la ecuación del desplazamiento

x = vi t + ½ (- vi /t) t²  = ½ vi t

despejando t

t = x / (½ vi ) = 20 m / (½ * 20 m/s ) = 2 s <---------- tiempo