jueves, 11 de mayo de 2023

Física Final Dic 21 TA 4 Dinámica

 Una caja de masa m = 2 kg se encuentra en reposo sobre una superficie con rozamiento, de coeficientes μe = 0,4 y μd = 0,25. Se le aplica una fuerza F cuyo módulo es de 30 N y forma un ángulo α = 50º con la vertical, como muestra la figura.

Cuál será aproximadamente la aceleración (en m/s2) que experimentará la caja? Utilice el sistema de coordenadas de la figura y |g| = 10 m/s2.


■ 6,58

□ 11,49

□ 0,0

□ 16,40

□ 8,99

□ 3,63

 

 DCL

 


Caso I. La caja no se mueve

Según x: Fx – Froz = 0

Según y: N – P – Fy = 0

 

Donde

Fx = componente según x de la fuerza F = F sen 50º

F = fuerza =30 N

Froz = fuerza de rozamiento

Froz max = fuerza de rozamiento máxima = μe N

μd = coeficiente dinámico = 0,4

N = reacción del plano (Normal)

P = peso de la caja = m g

m = masa de la caja = 2 kg

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s2

Fy = componente según y de la fuerza F = F cos 50º

 

Reemplazando y despejando N de la ecuación según y

N = m g + F cos 50º

 

Froz max = μd (m g + F cos 50º) = 0,4 (2 kg 10 m/s2 + 30 N cos 50º) = 15,72 N

 

Reemplazando y despejando Froz de la ecuación según x

Froz = F sen 50º = 22,98 N

 

Froz > Froz max (Falso) la caja se mueve

 

 

Casa II. La caja se mueve

 Según x: Fx – Froz = m a

Según y: N – P – Fy = 0

 

Donde

Fx = componente según x de la fuerza F = F sen 50º

Fy = componente según y de la fuerza F = F cos 50º

F = fuerza =30 N

Froz = fuerza de rozamiento = μd N

μd = coeficiente dinámico = 0,25

N = reacción del plano (Normal)

P = peso de la caja = m g

m = masa de la caja = 2 kg

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s2

 

Reemplazando y despejando N de la ecuación según y

N = m g + F cos 50º

 

Reemplazando y despejando a de la ecuación según x

a = (F sen 50º - μd (m g + F cos 50º))/m =

a = (30 N sen 50º - 0,25 (2 kg 10 m/s2 + 30 N cos 50º) / 2 kg = 6,58 m/s2

 

 

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