Una caja de 40 kg de masa es arrastrada sobre un piso horizontal una distancia de 5 m, a velocidad constante, mediante la acción de una fuerza horizontal constante. El coeficiente de fricción cinética entre la caja y el piso es 0,3. ¿Cuál es el trabajo que debe realizar la fuerza constante? (g=10 m/s2).
Respuestas
Como es evidente, debemos calcular el valor de esa fuerza constante, recordando que ya que se mueve a velocidad constante, la sumatoria de fuerzas es de cero:
F - Fr = 0
Descomponiendo la fuerza de rozamiento (Fr):
F - (μN) = 0
Y siendo N la fuerza normal entre dos superficies, es equivalente al peso de la caja, es decir: N = w = mg, por tanto:
F - (μmg) = 0
De donde se despeja "F":
F = μmg
Tenemos como datos:
F = Fuerza = ¿?
μ = Coeficiente de rozamiento = 0.3
m = Masa = 40 kg
g = Gravedad = 10 m/s²
Reemplazamos con nuestros datos:
F = 0.3 * 40 kg * 10 m/s²
- Efectuamos las multiplicaciones:
F = 120 N
Y para calcular el trabajo que realiza "F":
Aplicamos el principio del trabajo:
W = Fd
Reemplazando con nuestros datos:
W = 120 N * 5 m
- Efectuamos la multiplicación:
W = 600 J
Resultado:
El trabajo que ejerce la fuerza "F" es de 600 Joules.
Para mover la caja a velocidad constante, la fuerza debe de realizar un trabajo de 600 joules.
El trabajo se obtiene multiplicando la fuerza por el desplazamiento:
W = F*d
La fuerza se determina usando la segunda ley de Newton.
¿Cómo es la segunda ley de Newton?
Se deben sumar las fuerzas y el resultado se iguala al producto de la masa por la aceleración:
∑Fx = m*ax
∑Fy = m*ay
- Suma de fuerzas en el eje y:
Como no hay movimiento en esta dirección, la aceleración es cero:
N - m*g = m*ay
N - 40*9.8 = 0
N = 400 N
Ahora calculamos la fuerza de fricción:
Fr = 0.3*N
Fr = 0.3*400
Fr = 120 N
Suma de fuerzas en el eje x:
Ya que la velocidad es constante la aceleración es cero:
F - Fr = 0
F = Fr
F = 120 N
Determinación del trabajo:
W = F*d
W = 120*5
W = 600 J
El trabajo vale 600 joules.
Más sobre la segunda ley de Newton:
brainly.lat/tarea/55969278
#SPJ2
