problemas de dinamica resueltos
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Boletín problemas Dinámica Gymnázium Budějovická
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BOLETÍN PROBLEMAS DE DINÁMICA RESUELTOS: NOTA: La mayoría de los problemas son del libro, siempre que sea así estará indicado entre paréntesis la numeración del libro.
PROBLEMAS DE FUERZAS GRAVITATORIAS
Formula vectorial Modulo Descripción
1221
12 ud
mMGF
221
12 d
mMGF Fuerza gravitatoria que una masa M1
ejerce sobre otra m2
ud
MGg
2
2d
MGg Campo gravitatorio creado por una
masa M en un punto a una distancia r
gmud
MmGP
12
mgd
MmGP
2 Peso de un cuerpo m en un planeta de masa
M (d es la distancia al centro del planeta)
Problema 3 (Problema 7, pag. 89). Calcula el módulo del campo gravitatorio de la luna en la superficie. ¿Qué fuerza gravitatoria actúa sobre un cuerpo de 3Kg que se halla en la superficie de la Luna?
Solución: Datos: ML=7,47·1022Kg (masa de la luna) RL=1740Km=1,74·106m (radio de la luna, es la
letra “d” -distancia- de la fórmula) G=6,67·10-11N·m2/Kg2 m=3Kg (Masa del objeto del apartado b) (en el
dibujo es el principito))
Apartado a):
26
2211
2 )10·74,1(
10·42,7·10·67,6
d
MGg
KgNg 65,110·)74,1(
42,7·67,6 12
La dirección y el sentido de g está pintado en la figura.
Apartado b): Nmgd
MmGF 95,465,1·3
2
g
gF
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Problema 4 (Problema 8, pag 89). Halla la masa de cierto planeta sabiendo que el campo gravitatorio que crea a una distancia de 1·1010m de su centro es de 5N/Kg. ¿Qué fuerza gravitatoria actúa sobre una nave espacial de 6000Kg de masa que se halla en ese punto?
Solución: Datos: M? d=1·1010m G=6,67·10-11N·m2/Kg2 g=5N/Kg m=6000Kg (Masa de la nave espacial)
Apartado a):
KgG
gdM
d
MGg 30
11
2102
210·50,7
10·67,6
5·)10·1(
Apartado b):
La fórmula para fuerza gravitatoria es : 2d
MmGFg
Pero como ya conocemos el campo gravitatorio (g) en ese punto es más fácil utiliza la siguiente relación:
Nmgd
MmGFg
42
10·3·3000·5
La dirección y el sentido de gF
está pintado en la figura.
Problema 5 (Problema 9, pag 89). Calcula el campo gravitatorio en el punto medio del segmento que une los centros de la Tierra y la Luna. Luego, calcula la fuerza gravitatoria que actúa sobre un satelite artificial de 1200Kg de masa situado en ese punto.
Datos: MT=5,98·1024Kg (masa de la tierra) ML=7,47·1022Kg (masa de la luna) dT-L=3,84·108m (distancia media tierra-luna) G=6,67·10-11N·m2/Kg2 m=1200Kg (Masa del satélite en el apartado b))
Solución: Apartado a): Tierrag
d
Lunag
A Totalg
g
gF
d
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17
162
11
28
2211
2
10·284,3
10·47,7·67,6
210·84,3
10·47,7·10·67,6
d
MGg Luna
Luna
KgNgLuna /10·35,11013,521013,52· 451611
KgNd
MGg Tiera
Tierra /10·1,0810·10,8210·10,82
210·84,3
10·98,5·10·67,6 23161328
2411
2
Como Lunag y Tierrag
tienen sentidos contrarios el módulo del campo gravitatorio total ( Totalg ) en el punto A vendrá dado por la resta de los módulos de Lunag
y Tierrag :
KgNggggg LunaTierraLunaTierraTotal /10·07,110·35,110·08,1 242
KgNg Total /10·07,1 2
La dirección y sentido de Totalg está pintada en la figura.
Apartado b):
gF
?? Tenemos dos opciones:
La más rápida y fácil: Utilizar el campo gravitatorio que ya hemos calculado: NgmFgmF TotalgTotalg 84,120710,11200·· 2
Si tenemos ganas de repetir cálculos:
0,162N2
d
mMGF Luna
Luna 12,96N2
d
mMGF Tierra
Tierra
KgNFFF LunaTierraTotal /8,12162,096,12
Problema 6 (Problema 12, pag 90). Calcula el peso de un avión de 7000Kg de masa que vuela a una altura de 9000m de la superficie de la tierra.
Datos: MT=5,98·1024Kg (masa de la tierra) RT=6370Km=6,37·106m (radio de la tierra) h=9000m (altura sobre la superficie terrestre) G=6,67·10-11N·m2/Kg2 m=7000Kg (Masa del avión)
Solución:
P
????
22 )( hR
MmG
d
MmGP
T
N6861510·910·37,6
10·7·10·98,5·10·67,6236
32411
P
La dirección de P
será la recta que une el avión y el centro de la tierra y el sentido será hacia dicho centro (tal y como se indica en la figura)
g
gF
d
h
RT
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Problema 7 (Problema 13, pag 90). Determina a qué altura respecto a la superficie de la tierra debe subir un cuerpo de 50Kg de masa para que su peso sea 491N.
Datos: MT=5,98·1024Kg (masa de la tierra) RT=6370Km=6,37·106m (radio de la tierra) G=6,67·10-11N·m2/Kg2 m=50Kg (Masa del cuerpo) P=491N h? (altura sobre la superficie terrestre)
Solución: ¿Altura para que el peso de un cuerpo de 50Kg sea P=491N?
TTT
RP
MmGh
P
MmGhR
hR
MmG
d
MmGP
)(
)( 22
mh 32006,37·10491
50·10·98,5·10·67,6 62411
Nota: El peso en la superficie de la tierra tendría un valor aproximado de:
NR
MmG
d
MmGP
T
49,49122
(Subiendo a una altura de 3200 solo disminuimos nuestro peso en aproximadamente un 0,1%)
PROBLEMAS DE FUERZAS SOBRE CUERPOS Y LEYES DE NEWTON (PLANOS INCLINADOS, ETC)
Problema 8 (Problema 7, pag 115). Un monitor de ordenador está apoyado sobre una mesa. Dibuja en un diagrama todas las fuerzas que actúan sobre el monitor y sobre la mesa.
ordenadorP
mesaordenadorN
mesaP
suelomesaN
mesaordenadorN '
)(')( acciónNreacciónN mesaordenadormesaordenador
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Nota: Como se ve en la figura las fuerzas mesaordenadorN
y mesaordenadorN '
son
fuerzas de acción y reacción debido a la “presión” que el ordenador ejerce sobre la mesa y la reacción con que ésta reacciona (de acuerdo a la 3ª ley de Newton). Por lo tanto son iguales en módulo y dirección pero de sentido contrario.
Si aplicamos la 2ª ley de Newton a cada cuerpo:
Ordenador: 0· amPN ordenadorordenadormesaordenador
gmPN ordenadorordenadormesaordenador ·
Mesa: 0·' amPNN mesamesamesaordenadorsuelomesa
mesaordenadormesamesaordenadorsuelomesa PPPNN
'
mesaordenadorsuelomesa PPN
Problema 9 (Problema 8, pag 115) Calcula el valor de la fuerza normal ejercida por la superficie de la Luna sobre un astronauta de 80Kg de masa, si en la Luna el valor de g es 1,6m/s2.
Solución: Datos: m=80 Kg (masa astronauta) g=1,6 m/s2 (aceleración de la gravedad o
campo gravitatorio en la superficie de la luna)
Solo hay fuerzas en la dirección vertical o normal (o Y). Aplicamos la 2ª ley de Newton en esa dirección:
amFFT
En dirección y: 0YY maF ya que no hay movimiento en la dirección vertical, por lo tanto:
NmgPNPNFY 1286,1·800 Nota: En esta ecuación hemos tomado como criterio de signos para las componentes de las fuerzas el siguiente: positivo hacia arriba, negativo hacia abajo (todos los problemas se pueden hacer eligiendo el criterio contrario, es una decisión que depende de vosotros)
Problema 11 (Problema 9, pag 115) Determina el valor de la fuerza normal que actúa sobre un automóvil de 1200Kg de masa en los siguientes casos:
P
N
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a. El automóvil circula por una carretera horizontal
b. El automóvil sube una rampa inclinada 30º respecto de la horizontal.
Datos: m=1200Kg (masa coche) g=9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad o campo gravitatorio en la superficie de la
tierra)
Solución: Apartado a): Solo hay fuerzas en la dirección vertical o normal (o Y). Aplicamos la 2ª ley de Newton ( amFFT
) en esa dirección:
En dirección y:
0YY maF
porque no hay movimiento en la dirección vertical, por lo tanto:
0PNFY
NmgPN 117608,9·1200
Apartado b): Dato: α=30º
Hay fuerzas actuando en más de una dirección, por lo tanto, descomponemos todas las fuerzas que existen en sus componentes según los dos ejes principales X e Y:
coscos:
mgPP
mgsenPsenPP
y
x
NN
NN
y
x 0:
Y a continuación aplicamos la 2ª ley de Newton en cada dirección:
amFFT
En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0YY PNF NmgPN Y 10184 30·cos8,9·1200cos
En la dirección x: XX maF (en la dirección x si puede haber movimiento)
XXX maPF 2/9,4 smgsenm
mgsen
m
Pa X
X
Nota 1: El segundo punto, el cálculo de la aceleración en la dirección X, no se pedía en el ejercicio. Nota 2: En este ejercicio hemos tomado como criterio de signos (para las componentes de las fuerzas) el siguiente:
P
N
N
P
XP
YP
α α
Caso a)
Caso b) Y
X
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En la dirección Y: positivo hacia arriba, negativo hacia abajo En la dirección X: positivo hacia la derecha, negativo hacia la izquierda. (todos los problemas se pueden hacer eligiendo el criterio contrario, es una decisión que depende de vosotros)
Problema 12 (Problema 10, pag 115). Calcula el peso de un cuerpo que experimenta una fuerza normal de 35N cuando está apoyado sobre una superficie inclinada 45º respecto a la horizontal.
Datos: N=35N g=9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad en la
tierra) α=45º
Solución: ¿¿¿ P
???
Hay fuerzas actuando en más de una dirección, por lo tanto tendríamos que descomponer todas las fuerzas que existen en sus componentes según los dos ejes principales X e Y. Pero en este caso nos basta con ocuparnos de la dirección Y
coscos:
mgPP
mgsenPsenPP
y
x
NN
NN
y
x 0:
Y a continuación aplicamos la 2ª ley de Newton ( amFFT
) (nos basta hacerlo
en la dirección y): En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0YY PNF
cos
cosN
PPPN Y
NP 50,492
35·2
22
35
45cos
35
Nota: En este ejercicio hemos tomado como criterio de signos para las componentes de las fuerzas el siguiente: En la dirección Y: positivo hacia arriba, negativo hacia abajo (todos los problemas se pueden hacer eligiendo el criterio contrario, es una decisión que depende de vosotros)
Problema 13 (Problema 11, pag 115). Sobre una silla de 2,5Kg de masa apoyada en el suelo ejercemos una fuerza F=10N, hacia arriba y que forma un ángulo de 45º con la horizontal. Calcula:
a. La fuerza normal sobre la silla.
N
P
XP
YP
α α
Y
X RF
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b. El valor mínimo de F para que la silla se separe del suelo.
Datos: F=10N g=9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad en la
tierra) m=2,5Kg α=45º
Solución: Apartado a): ¿¿¿ N
???
Hay fuerzas actuando en más de una dirección, por lo tanto tendríamos que descomponer todas las fuerzas que existen en sus componentes según los dos ejes principales X e Y. Pero en este caso nos basta con ocuparnos de la dirección Y
mgPP
PP
y
x 0:
NN
NN
y
x 0:
FsenF
FFF
y
x cos:
Y a continuación aplicamos la 2ª ley de Newton ( amFFT
) (es suficiente con
hacerlo en la dirección y):
En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0PFNF YY FsenPN
N43,71255,2·8,92
245 FmgFsenPN
Nota: En este ejercicio hemos tomado como criterio de signos para las componentes de las fuerzas el siguiente: En la dirección Y: positivo hacia arriba, negativo hacia abajo (todos los problemas se pueden hacer eligiendo el criterio contrario, es una decisión que depende de vosotros)
Apartado b): Valor mínimo de F para que la silla se separe del suelo.
En el momento que la silla se separe del suelo la normal se hará cero (el cuerpo deja de presionar la superficie). Para que la silla se separe del suelo la mínima fuerza (el caso límite) que debemos hacer será aquella que equilibre el resto de fuerzas exceptuando N. Aplicando la 2ª ley de Newton en la dirección y:
0PFNF YY PFsenPFPFN YY 00
Nsensen
mg
sen
PF 65,34
22
8,9·5,2
45
8,9·5,2
N
P
XF
YF
α
Y
X
F
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Problema 14 (Problema 12, pag 115). Sobre una roca apoyada en el suelo ejercemos una fuerza (F) hacia arriba y que forma un ángulo de 30º con la horizontal. Calcula la masa de la roca si el valor mínimo de F para que la roca se separe del suelo es de 392N.
Datos: F=392N (fuerza mínima) g=9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad en la
tierra) α=30º m????
Solución: Hay fuerzas actuando en más de una dirección, por lo tanto tendríamos que descomponer todas las fuerzas que existen en sus componentes según los dos ejes principales X e Y. Pero en este caso nos basta con ocuparnos de la dirección Y
mgPP
PP
y
x 0:
NN
NN
y
x 0:
FsenF
FFF
y
x cos:
En el momento que la silla se separe del suelo la normal se hará cero (el cuerpo deja de presionar la superficie). Para que la silla se separe del suelo la mínima fuerza (el caso límite) que debemos hacer será aquella que equilibre el resto de fuerzas exceptuando N. Aplicando la 2ª ley de Newton en la dirección y:
0PFNF YY FsenPPFPFN YY 00
Kgsen
g
FsenmFsenmg 20
8,92
1·392
8,9
30·392
Nota: En este ejercicio hemos tomado como criterio de signos para las componentes de las fuerzas el siguiente: En la dirección Y: positivo hacia arriba, negativo hacia abajo (todos los problemas se pueden hacer eligiendo el criterio contrario, es una decisión que depende de vosotros)
Problema 16 (Problema 13 (pag 117)) ¿Es posible que un cuerpo se mantenga en reposo sobre una superficie inclinada?
Solución: Si, es posible si aplicamos una fuerza que contrarreste o equilibre la componente x
(también llamada componente tangencial) del peso. O bien, si la fuerza de rozamiento estático es lo suficientemente grande
N
P
XF
YF
α
Y
X
F
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Problema 20 (Problema 14, pag 117) Un cuerpo de 20Kg está en reposo sobre un plano horizontal. Calcula los coeficiente de rozamiento estático y cinético si hay que aplicar una fuerza de 78,4N paralela al plano para que empieze a deslizar y otra de 39,2N para que mantengasu MRU. NOTA IMPORTANTE!!: En clase no hemos estudiado dos tipos diferentes de coeficiente de rozamiento. Hemos supuesto que ambos coeficiente (estático y dinámico) son iguales. Para evitar confusiones, el que no tenga claro este punto que solo intente hacer el apartado a). Si los coeficientes fueran iguales las fuerzas del apartado a) y del b) tendrían que ser iguales.
Datos: m=20Kg F=78,4N (fuerza mínima para que empiece a
deslizar) F=39,2N (fuerza mínima para que se mueva con
MRU) g=9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad en la
tierra)
Solución: ¿Coeficientes de rozamiento? Hay fuerzas actuando en más de una dirección, por lo tanto, descomponemos todas las fuerzas que existen en sus componentes según los dos ejes principales X e Y:
mgPP
PP
y
x 0:
NN
NN
y
x 0:
0:
y
x
F
FFF
0:
Ry
RRx
R F
FFF
Coeficiente de rozamiento estático μe: La fuerza límite para mover el cuerpo se dará en el momento que está sea igual a la fuerza de rozamiento estática máxima. Aplicando la 2ª ley de Newton ( amFFT
)
en cada dirección: En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0PNFY NmgPN Y 1968,9·20
En la dirección x: 0 XX maF (estamos justo en la situación límite donde no hay
movimiento en la dirección x)
0Re_ máximaX FFF mgNFF eemáxima Re_
4,0196
4,78
mg
Fe
Coeficiente de rozamiento dinámico (o cinético) μd:
Para que el cuerpo se mueva con MRU (velocidad constante) la fuerza aplicadaa de ser igual a la fuerza de rozamiento dinámico, para que así no haya aceeración en la dirección X. La parte de la dirección y es igual que en el apartado anterior, solo cambia la dirección x:
N
P
Y
X F
RF
v
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En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0PNFY NmgPN Y 1968,9·20
En la dirección x: 0 XX maF (hay movimiento en la dirección x, pero es un MRU sin aceleración)
0RdX FFF mgNFF edRd
2,0196
2,39
mg
Fd
Nota: En este ejercicio hemos tomado como criterio de signos para las componentes de las fuerzas, el siguiente: En la dirección Y: positivo hacia arriba, negativo hacia abajo En la dirección X: positivo hacia la derecha, negativo hacia la izquierda. (todos los problemas se pueden hacer eligiendo el criterio contrario, es una decisión que depende de vosotros)
Problema 18 (Problema 15, pag 117). Un cuerpo baja a velocidad constante (MRU) por una superficie inclinada 31º con respecto a la horizontal. Calcula el coeficiente de rozamiento.
Datos: g=9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad o
campo gravitatorio en la superficie de la tierra)
α=31º El cuerpo se mueve con MRU (a=0)
Solución: ¿Coeficiente de rozamiento dinámico (o
cinético) μd? Hay fuerzas actuando en más de una
dirección, por lo tanto, descom-ponemos todas las fuerzas que existen en sus componentes según los dos ejes principales X e Y:
coscos:
mgPP
mgsenPsenPP
y
x
NN
NN
y
x 0:
0:
Ry
RRxR F
FFF
Y a continuación aplicamos la 2ª ley de Newton ( amFFT
) en cada dirección:
En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0YY PNF cosmgPN Y
En la dirección x: 0 XX maF (hay movimiento en la dirección x, pero es un MRU sin aceleración)
N
P
XP
YP
α α
Y
X RF
v
(+)
(-)
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26
RdXRdXX FPFPF 0 cosmgPNmgsen dydd
6,031coscos
tgtgsen
gm
sengmd
Nota: En este ejercicio hemos tomado como criterio de signos para las componentes de las fuerzas el siguiente: En la dirección Y: positivo hacia arriba, negativo hacia abajo En la dirección X: positivo hacia la izq en el sentido del movimiento, negativo hacia la derecha. (todos los problemas se pueden hacer eligiendo el criterio contrario, es una decisión que depende de vosotros)
Problema 19 (Problema 16, pag 117). Se deja caer un cuerpo por un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal. Calcula la aceleración del cuerpo si
a. No hay rozamiento b. El coeficiente de rozamiento vale 5,0
Datos: g=9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad o
campo gravitatorio en la superficie de la tierra)
α=30º
Solución: ¿Aceleración? Apartado a): (no hay rozamiento)
Hay fuerzas actuando en más de una dirección, por lo tanto, descomponemos todas las fuerzas que existen en sus componentes según los dos ejes principales X e Y:
coscos:
mgPP
mgsenPsenPP
y
x
NN
NN
y
x 0:
0
0:
Ry
RxR F
FF
Y a continuación aplicamos la 2ª ley de Newton ( amFFT
) en cada dirección:
En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0YY PNF cosmgPN Y
En la dirección x: XX maF (hay movimiento en la dirección x)
maPF XX mamgsen
2/9,430·8,9 smsengsenm
mgsena
Apartado b): (hay rozamiento, μd=0,5)
N
P
XP
YP
α α
Y
X RF
v
(+)
(-)
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Hay fuerzas actuando en más de una dirección, por lo tanto, descom-ponemos todas las fuerzas que existen en sus componentes según los dos ejes principales X e Y:
coscos:
mgPP
mgsenPsenPP
y
x
NN
NN
y
x 0:
0:
Ry
RRxR F
FFF
Y a continuación aplicamos la 2ª ley de Newton en cada dirección:
amFFT
En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0YY PNF cosmgPN Y
En la dirección x: XX maF (hay movimiento en la dirección x)
maFPF RdXX m
gmgsenm
m
NP
m
FPa ddXRdX cos
2/66,02
35,0
2
18,9)30cos30(cos smsengggsena dd
Nota: En este ejercicio hemos tomado como criterio de signos para las componentes de las fuerzas el siguiente: En la dirección Y: positivo hacia arriba, negativo hacia abajo En la dirección X: positivo hacia la izq en el sentido del movimiento, negativo hacia la derecha. (todos los problemas se pueden hacer eligiendo el criterio contrario, es una decisión que depende de vosotros)
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PROBLEMAS CON POLEAS
Problema 21 (Problema 17, pag 118) (MAQUINA DE ATWOOD). De los extremos de la cuerda de una polea cuelgan dos cuerpos de 0,5Kg y 0,4Kg. Calcula:
a. La aceleración del sistema b. La tensión de la cuerda.
Datos: g=9,8 m/s2 (aceleración de la gravedad o campo
gravitatorio en la superficie de la tierra) m1=0,5Kg m2=0,4Kg
Solución Es el sistema de poleas más simple (una sola
polea fija).
Aceleración? Tensión en la cuerda?
Aplicamos la 2ª ley de Newton en cada cuerpo:
Masa1: 1111 amTP (I)
Masa 2: 2222 amPT (II)
Las tensiones y las aceleraciones están relacionadas de la siguiente forma:
aaa 21 (un bloque se desplaza lo mismo que el otro pero en sentido contrario)
TTT 21 (las tensiones son iguales porque suponemos una cuerda inextensible, a partir de ahora ya sabemos que las tensiones en cualquier punto de una misma cuerda tienen el mismo valor)
NOTA: En las ecuaciones I y II se ha tomado un criterio de signos diferente en cada cuerpo, se toma como positivo las fuerzas en el sentido de la aceleración o el movimiento
Con lo que las ecuaciones (I) y (II) y quedan:
amTgm 11
Problema 21 amgmT 22
Sumando ambas ecuaciones:
ammgmgm )( 2121 2
21
21 /09,18,9·)4,05,0(
)4,05,0(
)(
)(sm
mm
gmma
Tensión?? NagmamgmT 36,4)09,18,9(5,0)(111 Esta maquina se usa para levantar grandes pesos usando un cuerpo adicional (llamado
contrapeso, m2 en la figura) podemos levantar un peso elevado sin apenas realizar fuerza.
1T
2T
m2
m1
2P
1P
a1 a2
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29
Problema 22 (Problema 18, pag 118) (MAQUINA DE ATWOOD)
Datos: m1=4Kg m2=3Kg a=1,4 m/s2
Este problema es análogo al anterior, aunque en este caso nos piden g y nos dan a como dato:
2
21
12
21
21 /80,94,1·)34(
)34(
)(
)(
)(
)(sma
mm
mmgg
mm
mma
Problema 23 (Problema 19, pag 125) Calcula la aceleración del sistema de la figura y la tensión de la cuerda si el coficiente de rozamiento entre el primer cuerpo (m1) y la superficie es 5,0 .
Datos: g=9,8 m/s2 (aceleración de la
gravedad o campo gravitatorio en la superficie de la tierra)
m1=20Kg m2=12Kg μd=0,5
Solución: Aceleración? ¿Tensión en la cuerda?
Aplicamos la 2ª ley de Newton en cada cuerpo: Ecuaciones:
Masa1: o En la dirección y: 0YY maF (no hay movimiento en la dirección y)
0PNFY NgmPN Y 1968,9·201
o En la dirección x: XX maF (hay movimiento en la dirección x)
1maFTF RdX 111 amgmTNT ed
111 amgmT e (I)
Masa 2: 222 amTP (II)
Las tensiones y las aceleraciones están relacionadas de la siguiente forma:
aaa 21 (un bloque se desplaza lo mismo que el otro)
TTT 21 (las tensiones son iguales porque suponemos una cuerda inextensible)
T
T
m2
m1
2P
1P
1N
RF
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30
NOTA: En las ecuaciones I y II se ha tomado como criterio de signos el siguiente: en cada cuerpo, se toma como positivo las fuerzas en el sentido de la aceleración o el movimiento
Con lo que las ecuaciones (I) y (II) y quedan:
amgmT d 11
amTgm 22
Sumando ambas ecuaciones:
ammgmgm d )( 2112 2
21
12 /61,08,9·)2012(
)1012(
)(
)(sm
mm
gmma d
Tensión?? NagmamgmT 28,110)61,08,9(12)(222
PROBLEMAS UN POQUITO MÁS DIFÍCILES PARA EL QUE TENGA CURIOSIDAD (NO ENTRAN EN EXAMEN).
Problema 1: Un bloque de madera de 3 Kg de masa se desplaza sobre un plano inclinado 30º por la acción de una masa de 7 kg que cuelga verticalmente. Si el coeficiente de rozamiento es μ=0,2.
a. Dibuja todas las fuerzas actuando sobre cada uno de los bloques
b. ¿Con qué aceleración se mueven los cuerpos?
c. ¿Cuánto vale la tensión de la cuerda?
Problema 2: Determinar la magnitud de la fuerza F con que se debe tirar la cuerda que pasa por la polea inferior para que el cuerpo de masa m=1kg adquiera una aceleración a=0,2·g hacia arriba (g=aceleración de la gravedad, las poleas son de masa despreciable).
Solución: (en página siguiente)
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NOTA: D.C.L. es el acrónimo de diagrama de cuerpo libre, chicas esto es una gilipollez que a veces utilizan en los libros para referirse al diagrama de fuerzas sobre cada cuerpo.
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Problema 3: Usando los datos que se indican, calcular la magnitud de la fuerza F de modo que el bloque de masa mA suba con aceleración de magnitud aA=g/5 (g=aceleración de la gravedad). Las poleas son de masa despreciable. Datos: mA=2mB , θ=60º, μc=0.2, mB=1Kg. Considere g=10m/s2.
Solución:
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