Question

Un estudiante de la UNAD desea desplazar la caja de herramientas del laboratorio de física general cuya forma es cubica y tiene una masa de 15,0 kg, el estudiante decide empujar la caja 4,00 m con velocidad constante. El coeficiente de fricción cinético entre el piso del laboratorio y la caja es de 0,117, y, la fuerza horizontal aplicada por el estudiante fue de 13,0 N. A partir de la anterior información:
A. presente el diagrama de cuerpo libre de las fuerzas que actúan sobre la caja.
B. Presente el cálculo para determinar el trabajo realizado por la fuerza horizontal que aplica el estudiante.
C. Presente el cálculo para determinar el trabajo realizado por la fuerza de fricción.
D. Presente el cálculo para determinar el trabajo realizado por el peso y la normal.
E. Presente el cálculo para determinar el trabajo neto.
F. Presente el cálculo para determinar la rapidez final con la que se desplaza la caja de herramientas.

Answer 1

A. El diagrama de cuerpo libre de las fuerzas que actúan sobre la caja se observa en el adjunto.

B. El trabajo realizado por la fuerza horizontal que aplica el estudiante es:  WF= 52 Joules .

C. El trabajo realizado por la fuerza de fricción es: WFr=- 68.8 Joules

D. El trabajo realizado por el peso y la normal son : nulos .

E.  El trabajo neto es: Wneto = -16.8 Joules

F. La rapidez final con la que se desplaza la caja de herramientas es: Vf =1.0829 m/seg .

Forma cúbica de la caja de herramientas

m = 15.0 Kg

d = 4 m    

μc = 0.117

 F = 13 N horizontal

    ∑Fx = m*a

  F - Fr =m*a    ⇒ a= (F-Fr)/m = ( 15 N - 17.2 N )/ 15 Kg = - 0.1466 m/seg2

  ∑Fy =0   N - P =0  ⇒ N = P = m*g = 15.0 Kg * 9.8 m/seg2 = 147 N

    Fr = μ* N = 0.117 * 147 N = 17.2 N

 B. El trabajo realizado por la fuerza horizontal que aplica el estudiante es:

      WF = F * d *cos α = 13N * 4 m * cos 0º = 52 Joules .

C. El trabajo realizado por la fuerza de fricción es:

       WFr = Fr * d*cosβ = 17.2 N * 4m * cos 180º = -68.8 Joules

D. El trabajo realizado por el peso y la normal :

    WP = P*d*cos 90º = 0 N  ; WN = N* d*cos 90º = 0 N

E.  El trabajo neto es:

     w neto = W F + WFr + WP +WN = 52 J - 68.8 J + 0J +0J = -16.8 Joules .

F. La rapidez final con la que se desplaza la caja de herramientas es:

    Vf² = Vo² - 2*d*a

     Vf = √(- 2* 4m * -0.1466 m/seg2 )

     Vf = 1.0829 m/seg