El motor de un coche genera una fuerza motriz de 4500 N; la fuerza de rozamiento entre las ruedas y la carretera es de 1300 N. Si la masa del coche es de 860 kg, determina:
a) La velocidad que alcanzará después de 10 s si parte del reposo. Exprésala en km/h.
b) Si en ese instante la fuerza del motor cesa, ¿cuánto tiempo tardará en pararse?
LauritaNovato
El motor de un coche genera una fuerza motriz de 4500 N
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¡Claro! Vamos a abordar el problema utilizando primeros principios y proporcionando todos los pasos intermedios necesarios.
**Datos del problema:**
– Fuerza motriz generada por el motor del coche, \( F_{\text{motor}} = 4500 \, \text{N} \).
– Fuerza de rozamiento entre las ruedas y la carretera, \( F_{\text{rozamiento}} = 1300 \, \text{N} \).
– Masa del coche, \( m = 860 \, \text{kg} \).
**a) Determinar la velocidad después de 10 s:**
La aceleración \( a \) del coche se puede calcular usando la Segunda Ley de Newton:
\[ F_{\text{resultante}} = m \cdot a \]
Donde \( F_{\text{resultante}} \) es la fuerza neta actuando sobre el coche. En este caso,
\[ F_{\text{resultante}} = F_{\text{motor}} – F_{\text{rozamiento}} \]
Sustituyendo los valores conocidos:
\[ a = \frac{F_{\text{motor}} – F_{\text{rozamiento}}}{m} \]
\[ a = \frac{4500 \, \text{N} – 1300 \, \text{N}}{860 \, \text{kg}} \]
\[ a \approx 3.72 \, \text{m/s}^2 \]
Ahora, podemos usar la ecuación de movimiento para calcular la velocidad \( v \) después de 10 s:
\[ v = u + at \]
Dado que el coche parte desde el reposo (\( u = 0 \)), tenemos:
\[ v = at \]
\[ v = (3.72 \, \text{m/s}^2) \cdot (10 \, \text{s}) \]
\[ v = 37.2 \, \text{m/s} \]
Convertimos esta velocidad a km/h:
\[ v = 37.2 \, \text{m/s} \times \frac{3600 \, \text{s}}{1000 \, \text{m}} \times \frac{1 \, \text{km}}{1000 \, \text{m}} \times \frac{3600 \, \text{s}}{1 \, \text{h}} \]
\[ v \approx 133.92 \, \text{km/h} \]
Por lo tanto, la velocidad después de 10 s es aproximadamente \( 133.92 \, \text{km/h} \).
**b) Tiempo para detenerse después de que la fuerza del motor cesa:**
Cuando la fuerza del motor cesa, la única fuerza actuando sobre el coche es la fuerza de rozamiento. Usando la ecuación de movimiento:
\[ v = u + at \]
Dado que \( v = 0 \) (el coche se detiene) y \( u = 37.2 \, \text{m/s} \) (la velocidad calculada anteriormente), resolvemos para \( t \):
\[ 0 = 37.2 \, \text{m/s} + (-a) \cdot t \]
\[ t = \frac{37.2 \, \text{m/s}}{a} \]
Sustituimos \( a \):
\[ t = \frac{37.2 \, \text{m/s}}{3.72 \, \text{m/s}^2} \]
\[ t \approx 10 \, \text{s} \]
Por lo tanto, el tiempo que tardará en detenerse es aproximadamente \( 10 \, \text{s} \).
Espero que esta solución paso a paso te haya sido útil para comprender el procedimiento. Si tienes alguna pregunta adicional, no dudes en preguntar.