Sobre un coche actúan dos fuerzas: una fuerza de empuje de 20N y otra fuerza de rozamiento de 5N.
representar ambas fuerzas mediante flechas
Respuestas
Luego de que la persona comience a empujar el carrito de supermercado de ma 30 kgs con una fuerza de 20 N a los largo de 6,75 m y partiendo del reposo:
a) La velocidad final que debería alcanzar el carrito de supermercado si no hubiera fricción es Vf = 3,01 m/s
b) Tomando en cuenta la fricción, el carrito alcanzó una velocidad de 1.9 m/s. En estas condiciones la fuerza resultante real que actuó sobre el carrito es ∑F = 8 N.
c) El valor del coeficiente de fricción dinámica en este movimiento sería igual a μ = 0,04
d) Tomando en cuenta la fricción el tiempo que el carrito tomó para recorrer los 6.75 m fue t = 7,04 s.
e) La potencia aplicada P,sin quitarle las pérdidas de energía por fricción sería igual a P = 30,27 watts.
De las ecuaciones de movimiento uniformemente acelerado (aceleración constante) podemos extraer que
∑F = ma => a = ∑F/m
Vf² - Vo² = 2ax; Vo = 0 => Vf = √(2x∑F/m)
Vf = √((2)(6,75)(20)/30) => Vf = 3,01 m/s sin tomar en cuenta la fricción
Si tomamos en cuenta la fricción
∑F = ma
Vf² = 2ax => a = Vf²/2x = 1,9²/2(6,75) => a = 0,27 m/s²
∑F = ma = (30)(0,27) => ∑F = 8 N
Para calcular el coeficiente de fricción dinámica
Fr =μN = μmg
∑F = F - Fr => Fr = F - ∑F = 20 - 8 => Fr = 12 N
Fr = μmg => 12 = (μ)(30)(10) => μ = 0,04
Para calcular la potencia
P = W/t = ΔK/t = (K₂ - K₁)/t; K₁ = 0
K₂ = (1/2)mV₂ = (1/2)(30)(3,01)₂ => K₂ = 135,90 J
a = (Vf - Vo)/t; Vo = 0 => t = Vf/a = 3,01/0,67 => t = 4,49 s
P = 135,90/4,49 => P = 30,27 watts