Un cuerpo de 5 kg asciende por un plano inclinado 30º respecto al suelo cuando se le aplica una fuerza de 100 N que tira de él.
Calcular la aceleración con la que asciende el cuerpo teniendo en cuenta que no hay rozamiento
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Calcular la aceleración con la que asciende el cuerpo teniendo en cuenta que no hay rozamiento
Al aplicar la segunda ley de Newton, la suma de todas las fuerzas en la dirección x es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración.
La fuerza que actúa a lo largo del plano inclinado es la componente de la fuerza gravitatoria que actúa paralelamente al plano, que es \( -P \cdot \sin(30^\circ) \). Sumamos la fuerza que tira del cuerpo, que es \( F \), y esto es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración (\( ma \)).
Sustituyendo los valores conocidos, la ecuación se convierte en:
\[ – m \cdot g \cdot \sin(30^\circ) + F = m \cdot a \]
Donde \( m \) es la masa del cuerpo (5 kg), \( g \) es la aceleración debido a la gravedad (9.8 m/s\(^2\)), \( F \) es la fuerza aplicada (100 N) y \( a \) es la aceleración desconocida que queremos calcular.
Sustituyendo y resolviendo la ecuación, obtenemos:
\[ – (5 \, \text{kg}) \cdot (9.8 \, \text{m/s}^2) \cdot \sin(30^\circ) + 100 = 5 \, \text{kg} \cdot a \]
\[ – 49 \cdot 0.5 + 100 = 5a \]
\[ -24.5 + 100 = 5a \]
\[ 75.5 = 5a \]
\[ a = \frac{75.5}{5} = 15.1 \, \text{m/s}^2 \]
Por lo tanto, la aceleración con la que el cuerpo asciende por el plano inclinado es de \( 15.1 \, \text{m/s}^2 \).
Este resultado significa que el cuerpo está experimentando una aceleración hacia arriba a lo largo del plano inclinado debido a la aplicación de la fuerza \( F \) que tira de él. La ausencia de fricción permite que el cuerpo ascienda con una aceleración constante y su velocidad aumenta con el tiempo.