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Un cuerpo de masa 80 kg se mueve a una velocidad de 20 m/s y se para
Home/Ejercicios/Q 6143
Respondida
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Sobre el cuerpo hay tres fuerzas que actúan sobre él:
El peso (mg): Es la fuerza que lo empuja hacia abajo, hacia la Tierra.
La fuerza normal (N): Es la fuerza que la superficie ejerce sobre el cuerpo, perpendicular a la superficie.
La fuerza de rozamiento (fr): Es la fuerza que se opone al movimiento del cuerpo y lo hace disminuir su velocidad.
Para calcular la aceleración, podemos usar la ecuación:
$$a = \frac{v^2 – v_0^2}{2x}$$
Sustituyendo los valores, obtenemos:
$$a = \frac{0^2 – 20^2}{2 \cdot 50} = -4\text{ m/s}^2$$
La fuerza normal es igual al peso del cuerpo:
$$N = mg = 80\text{ kg} \cdot 9.8\text{ m/s}^2 = 784\text{ N}$$
Calculemos la fuerza de rozamiento (Segunda Ley de Newton)
Aplicamos la segunda Ley de Newton en el eje horizontal (x):
$$\sum F_x = ma$$
Como la única fuerza que actúa en el eje x es la fuerza de rozamiento, tenemos:
$$-f_r = ma$$
Sustituyendo los valores de masa (m = 80 kg) y aceleración (a = -4 m/s²), obtenemos:
$$-f_r = 80 \text{ kg} \cdot (-4 \text{ m/s}^2)$$
$$f_r = 320 \text{ N}$$
La fuerza de rozamiento es igual al coeficiente de rozamiento por la fuerza normal:
$$f_r = \mu_r N$$
Despejando el coeficiente de rozamiento (μr):
$$\mu_r = \frac{f_r}{N}$$
Sustituyendo los valores, obtenemos:
$$\mu_r = \frac{320\text{ N}}{784\text{ N}} = 0.41$$
El coeficiente de rozamiento es de 0.41.
Referencias:
Curiosidad:
El coeficiente de rozamiento puede variar dependiendo de la temperatura, la humedad y la presión. Por ejemplo, el coeficiente de rozamiento entre el hielo y el agua es mucho menor que el coeficiente de rozamiento entre el caucho y el asfalto.
Puedes ver la solución de este problema en video, resuelto por profesor10demates: