Question

1. Una de las consecuencias de la ingesta de bebidas alcohólicas, son los accidentes automovilísticos que ocurren. Al viajar a grandes velocidades, cuando el vehículo impacta, una persona que no tiene puesto el cinturón de seguridad sale disparada por el parabrisas. ¿Qué ley de Newton podemos observar en este caso?

2. Los vehículos automotores son peligrosos cuando los conducen personas que han ingerido bebidas alcohólicas. Considera el caso donde dos personas conducen dos automóviles, uno de 2 toneladas y otro de 3.4 toneladas sobre la misma superficie con la misma fuerza de fricción, ¿cuál tiene mayor oportunidad de frenar a tiempo para evitar chocar con algún objeto si ambos están a la misma distancia de este?
Argumenta tu respuesta y calcula el peso de ambos automóviles.

3. ¿Qué fuerza neta se necesita para acelerar el carro más pesado del ejercicio anterior a 4 ⁄ 2 ?

4. Calcula el trabajo neto que realiza una grúa para arrastrar por 10 m un automóvil accidentado de 2 toneladas, y desplazarlo sobre una pendiente de 20 grados hacia arriba, aplicando una fuerza constante en contra del rozamiento
5. ¿Cuál es la energía cinética del auto del ejercicio anterior, si su velocidad es 80
Km/h?

Answer 1

En el primer caso aplica la primera ley de Newton.

En el segundo caso los dos vehículos tienen igual oportunidad de frenar a tiempo y el peso del vehículo de 2 toneladas es de 19613N y del de 3,4 toneladas es de 33343N.

Para acelerar el primer auto del caso anterior a 4 metros por segundo cuadrado se necesitan 13600N.

Para subir el vehículo por la rampa, la grúa invierte 67077J ó 67,1kJ de energía.

Si el mismo auto se mueve a 80 kilómetros por hora, su energía cinética es de 494kJ.

Explicación:

1) En el caso de la persona que sale disparada por el parabrisas se aplica el principio de inercia o Primera Ley de Newton, ya que como la persona no está asegurada al detenerse súbitamente el vehículo a causa del choque, la persona tiende a seguir moviéndose a la velocidad a la que iba.

2) Si la superficie es la misma para los dos vehículos, el coeficiente de fricción es el mismo, y la fuerza de rozamiento es la única fuerza que hará que el vehículo se detenga, y esta es:

$F=m.a\\\\\mu.P=m.a\\\\\mu.m.g=m.a\\\\\mu.g=a$

La aceleración que sufrirán, que en este caso es la rapidez con que se irá reduciendo la velocidad en el tiempo, es la misma para los dos vehículos porque no depende de la masa. Y el peso de los dos vehículos es:

$P_1=2000kg.9,81\frac{m}{s^2}=19613N\\\\P_2=3400kg.9,81\frac{m}{s^2}=33343N$

3) Para acelerar el carro más pesado aplicamos la segunda ley de Newton conociendo la masa y la aceleración

$F=m.a=3400kg.4\frac{m}{s^2}=13600N$

4) El trabajo neto que realiza una grúa para mover el auto 10 metros por una rampa que tiene una pendiente de 20° cuesta arriba es la energía potencial que le va a hacer ganar:

$h=d.sen(20\°)=10m.sen(20\°)=3,42m\\\\E=m.g.h=2000kg.9,81\frac{m}{s^2}.3,42m=67077J$

5) La energía cinética previo convertir la velocidad a unidades MKS es:

$80\frac{km}{h}.\frac{1}{3600}\frac{h}{s}.1000\frac{m}{km}=22,2\frac{m}{s}\\\\E=\frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}.2000kg.(22,2\frac{m}{s})^2\\E=493.827J=494kJ$