En una superficie plana y horizontal de un terreno desolado en el polo norte (sin fricción con el hielo) se colocó un cilindro sólido el 2 de diciembre 2016. El 2 de agosto de 2018, se aprecia que la lata se encuentra ahora a 3,70 x 103 metros de la posición original. Sabiendo que la masa de la lata es de 144 libras, un estudiante desea estimar la fuerza del viento.
A. ¿Cuál fue la fuerza promedio en Newton del viento durante el tiempo que duró el experimento?
B. ¿Qué inclinación debiera tener el suelo para que sólo la inclinación de éste produjera sobre la lata esta misma fuerza?
C. ¿Es válida la conclusión del estudiante, de que el movimiento nos permite estimar la fuerza promedio del viento? Justifique.
Respuestas
El valor de la fuerza promedio, el valor de la inclinación son :
Fviento = 3.57.10⁻¹⁰N ∅ = 5.56.10⁻¹³°
Desde inicios de Agosto 2018 hasta inicios Octubre 2019 hay aproximadamente 426 dias
Xf = 3.7.10³m
Xo = 0
t = 426 dias *(24horas/ 1 dia * 3600s / 1 hora)
t = 36806400s
Xf = Xo + Vt + a*t²/2
Hallando la aceleracion
a = (Xf - Xo - Vt )*2/t²
a = 2*(3.7.10³m - 0 - 0) / ( 36806400s)²
a = 5.46.10⁻¹²m/s²
A) La segunda ley de newton tenemos que .
F = m*a
m = 144lb*(1 kg / 2.2 lb) = 65.45 kg
Fviento = 65.45kg *5.46*10⁻¹²m/s²
Fviento = 3.57.10⁻¹⁰N
B) Qué inclinación debiera tener el suelo para que sólo la inclinación de éste produjera sobre la lata esta misma fuerza?
m*g*Sen∅ = 3.57.10⁻¹⁰N
∅ = ArcSen (3.57.⁻¹⁰N / 65.45 kg*9.81m/s²)
∅ = 5.56.10⁻¹³°
C) El desplazamiento de un cuerpo durante un intervalo de tiempo permite definir la aceleracion del mismo, por segunda ley de newton sabemos que la aceleracion se relaciona con la fuerza, por consiguiente "Si es valida la conclusión del estudiante"