Un objeto de (5 kg) está en un plano inclinado de (30°) grados con respecto a la horizontal. Si no hay fricción, ¿cuál es la aceleración del objeto a lo largo del plano inclinado?
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Un objeto de (5 kg) está en un plano inclinado de (30°) grados con respecto a la horizontal. Si no hay fricción, ¿cuál es la aceleración del objeto a lo largo del plano inclinado?
Hola Christopher
Te voy a resolver este problema paso a paso. Primero tenemos que analizar las fuerzas que actúan sobre el objeto y después aplicar la segunda ley de Newton.
Datos del problema:
– Masa del objeto (\(m\)) = 5 kg
– Ángulo del plano inclinado (\(\theta\)) = 30°
– Aceleración debida a la gravedad voy a suponer que tomas (\(g\)) = 9.8 m/s²
Fuerzas que actúan sobre el objeto:
1. Fuerza de gravedad (\(F_g\)): Actúa verticalmente hacia abajo. La magnitud es \( F_g = mg \).
2. Componente de la fuerza de gravedad paralela al plano inclinado (\(F_{\parallel}\)): Esta es la fuerza que hace que el objeto se deslice por el plano inclinado. Se calcula como:
\[
F_{\parallel} = mg \sin(\theta)
\]
3. Componente de la fuerza de gravedad perpendicular al plano inclinado (\(F_{\perp}\)): Esta fuerza es contrarrestada por la fuerza normal del plano. Se calcula como:
\[
F_{\perp} = mg \cos(\theta)
\]
Dado que no hay fricción, la única fuerza que causa la aceleración del objeto a lo largo del plano inclinado es la componente paralela de la fuerza de gravedad.
Aplicación de la segunda ley de Newton:
La segunda ley de Newton nos dice que la aceleración (\(a\)) es la fuerza neta dividida por la masa:
\[
F_{\parallel} = ma
\]
Sustituyendo \( F_{\parallel} \) por \( mg \sin(\theta) \), tenemos:
\[
mg \sin(\theta) = ma
\]
Despejamos \( a \)
\[
a = g \sin(\theta)
\]
\[
a = 9.8 \, \text{m/s}^2 \sin(30^\circ)
\]
Como \(\sin(30^\circ) = \frac{1}{2}\), así que:
\[
a = 9.8 \, \text{m/s}^2 \times \frac{1}{2} = 4.9 \, \text{m/s}^2
\]
Respuesta:
La aceleración del objeto a lo largo del plano inclinado es \(4.9 \, \text{m/s}^2\).
¡Si te ayudé considera compartirnos en tus rede sociales y compañeros de clase. Un saludo