eskeletorNovato
Sobre un cuerpo de 15 kg actúa una fuerza constante de 10 N
Sobre un cuerpo de 15 kg actúa una fuerza constante de 10 N que lo detiene después de recorrer 3 m.
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Para resolver este problema, primero definamos las variables:
– \( m = 15 \, \text{kg} \) (masa del cuerpo)
– \( F = 10 \, \text{N} \) (fuerza constante que actúa sobre el cuerpo)
– \( \Delta x = 3 \, \text{m} \) (distancia recorrida por el cuerpo)
– \( v_1 \) (velocidad inicial del cuerpo)
– \( v_2 = 0 \) (velocidad final del cuerpo, ya que se detiene)
Según el teorema de trabajo – energía cinética, la variación de energía cinética (\( \Delta E_c \)) es igual al trabajo realizado sobre el cuerpo (\( W \)), donde \( \Delta E_c = E_{c2} – E_{c1} \), siendo \( E_{c2} \) la energía cinética final y \( E_{c1} \) la energía cinética inicial.
\[ W = \Delta E_c = E_{c2} – E_{c1} \]
Dado que el cuerpo se detiene, su energía cinética final es cero (\( E_{c2} = 0 \)). Por lo tanto, \( W = -E_{c1} \), ya que el trabajo realizado por la fuerza es negativo (se opone al movimiento).
Utilizando la ecuación del trabajo (\( W = F \cdot \Delta x \cdot \cos(180^\circ) \)), donde \( \cos(180^\circ) = -1 \), podemos escribir:
\[ F \cdot \Delta x \cdot \cos(180^\circ) = -\frac{1}{2} m v_1^2 \]
Sustituyendo los valores conocidos, tenemos:
\[ 10 \, \text{N} \cdot 3 \, \text{m} \cdot (-1) = -\frac{1}{2} \cdot 15 \, \text{kg} \cdot v_1^2 \]
\[ -30 \, \text{J} = -\frac{15}{2} \, \text{kg} \cdot v_1^2 \]
\[ v_1^2 = \frac{30 \, \text{J} \cdot 2}{15 \, \text{kg}} \]
\[ v_1^2 = 4 \, \text{m}^2/\text{s}^2 \]
\[ v_1 = \sqrt{4 \, \text{m}^2/\text{s}^2} \]
\[ v_1 = 2 \, \text{m/s} \]
Por lo tanto, la velocidad inicial del cuerpo era de \( 2 \, \text{m/s} \).