2DA LEY DE NEWTON
Una persona arrastra, con ayuda de una cuerda, una caja con masa de 50kg sobre una superficie plana. La persona está aplicando una fuerza de 127 N sobre ella con 40 grados con la horizontal. Si su aceleración es de 2.1 m/s2, calcule el coeficiente de fricción.
Respuestas
Primero, descompondremos la fuerza tanto el eje X como en el eje Y:
Fx = F * cos 40°
Fx = 127 N * 0.766...
Fx = 97.28 N
Fy = F * sen 40°
Fy = 127 N * 0.642....
Fy = 81.63 N
Ahora, antes de calcular el valor del coeficiente de rozamiento, debemos calcular la normal, en base a la sumatoria de fuerzas en el eje Y:
∑Y = N - w - Fy = 0
Descomponiendo el valor del peso en mg, reemplazando valores y despejanod N, tenemos que:
∑Y = N = (50 kg * 9.81 m/s² - 81.63 N) 0
∑Y = N = 408.87 N
Ahora que tenemos el valor de la normal, simplemente aplicamos el principio de Newton:
Fx - Fr = ma
Carecemos de la fuerza de rozamiento, la cual se calcula mediante:
Fx - (μN) = ma
Se despeja μ de la ecuación:
Fx = ma + μN
Fx- ma = μN
(Fx - ma) / N = μ
Reemplazando tenemos que:
(97.28 - 50 kg * 2.1 m/s^2) / 408.82 N = μ
-7.72 N / 408.82 N = μ
-0.018 = μ
Resultado:
El coeficiente de fricción (μ) es de -0.018.
Fx - ma) / N = μ
97.28 - 50 kg * 2.1 m/s^2) / 408.82 N = μ
-7.72 N / 408.82 N = μ
-0.018 = μ
Pues indica que ayuda a que el movimiento sea más rápido y no tenga oposición.
Pues bueno, en estudios modernos, se ha demostrado que el coeficiente de rozamiento puede llegar a ser negativo (Que ayude al movimiento).
97.28 N - Fr = 50 kg * 2.1 m/s^2
Si efectuamos la operación entre la masa y la aceleración, pues:
97.28 N - Fr = 105 N
Entonces, obviamente la fuerza de rozamiento debe ser negativa, para que la ecuación esté balanceada, de lo contrario no se producirá ningún movimiento.
Con todo, buenas noches y suerte en tus estudios! xD