Un joven tira de una caja de 20 kg con una fuerza de
50 N a 37° sobre una superficie horizontal. El coeficiente
de fricción cinética entre la caja y la superficie es de 0.15,
y la caja recorre una distancia de 25 m. (a) ¿Qué trabajo
efectúa el muchacho? (b) ¿Qué trabajo efectúa la fuerza
de fricción? (c) ¿Qué trabajo neto se efectúa sobre la caja?
Respuestas
Respuesta:
La expresión para el trabajo es W=F·d ( Trabajo = Fuerza·distancia)
Hay que tener en cuenta que esta expresión vale solo por fuerzas efectivas, es decir, que forman un ángulo cero con la horizontal.
Por este motivo calcularemos la fuerza efectiva horizontal de acuerdo con el coseno del ángulo 37º.
F=50 N Fx (horizontal) = 50 · cos 37 => Fx= 40 Newton.
De acuerdo con esto, calculamos el trabajo realizado por el muchacho:
W=F·d W =40 Newton ·25 metros W= 1000 Joule
Ahora tenemos que calcular el trabajo realizado por la fuerza de fricción.
La fórmula para saber la fuerza de fricción máxima es:
Ff = mu · N donde Ff (Fuerza de fricción) mu (coeficiente de fricción)
y N es la normal
masa= 20 Kg Peso = 196 Newton => ya que la superficie es horizontal, Peso=Normal en módulo y dirección con sentido opuesto.
Normal = 196 Newton
Ff = 196 · 0,15 Ff = 29,4 Newton
Volvemos a utilizar la expresion para el trabajo.
W = -29,4 N · 25 m W = -735 Joule ( el signo menos indica que el trabajo de Ff se opone al trabajo efectivo i útil)
Finalmente nos piden el trabajo neto que se efectua sobre la caja.
Para ello solamente tendremos que sumar los dos trabajos efectuados y obtendremos el total:
1000 Joule + (- 735 Joule) = 265 Joule de trabajo neto.
espero que te sirva
Salo2