Ejemplo de preguntas sobre planos inclinados

9 ejemplos de preguntas sobre planos inclinados

Para comprender mejor el análisis de esta cuestión, estudie el material sobre las leyes de Newton , la fuerza normal y la fuerza de fricción .

1. Se suelta un bloque de 5 kg sobre un plano inclinado liso como se muestra en la imagen (g = 10 m/ ^s² y tg ⁼ 3/4). La aceleración del bloque es...

A. 4,5 ms^-2

B. 6,0 ms ⁻²

C. 7,5 ms ⁻²

D. 8,0 ms ⁻²

E. 10,0 ms ⁻²

Discusión

Se sabe que:

m = 5 kg, g = 10 m/ ^s²

w = mg = (5)(10) = 50 N

longitud del lado inferior = 4

longitud del lado vertical = 3

Dado que el lado inferior mide 4 y el lado vertical mide 3, entonces la hipotenusa mide 5. Puedes demostrarlo usando el teorema de Pitágoras.

Pregunta: ¿aceleración del bloque (a)?

Respuesta :

La fuerza que provoca el movimiento del bloque es w _x . El plano inclinado es liso, por lo que no hay fricción.

w_x = w seno θ = (w)(lado vertical / hipotenusa)

w _x = (50)(3/5)

w _x = 30 Newton

¿Cuál es la aceleración (a) del bloque?

Σ F = ma

w _x = ma

30 = (5) a

a = 30 / 5

a = 6 m/ ^s²

La respuesta correcta es B.

2. ¡ Observa la imagen! Un bloque está inicialmente en reposo y luego se le aplica una fuerza F hacia arriba, paralela al plano inclinado. La masa del bloque es de 8 kg, el coeficiente de fricción µs ₌ 0,5 y θ = 45 ^° . Para que el bloque se mueva exactamente hacia arriba, la fuerza F debe ser…

A. 40 N

B. 60 N

C. 60√2 N

D. 80 N

E. 80√2 N

Discusión

Se sabe que :

Coeficiente de fricción estática (µ _s ) = 0,5

Ángulo (θ) = 45 ^°

Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/ ^s²

Masa del bloque (m) = 8 kilogramos

Peso del bloque (w) = mg = (8 kg)(10 m/s² ⁾ = 80 kg m/s² ⁼ 80 Newtons

Pregunta : ¿Cuál es la magnitud de la fuerza F necesaria para que el bloque se mueva hacia arriba?

Respuesta :

El bloque se moverá hacia arriba si F ≥ w _x + f _s.

La componente de gravedad paralela al plano inclinado :

w _x = w pecado θ = (80)(sen 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

La componente de gravedad perpendicular al plano inclinado :

w _y = w porque θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

Fuerza normal :

N = w _y = 40√2

Fuerza de fricción estática :

f _s = µ _s N = (0,5)(40√2) = 20√2

La magnitud de la fuerza F para que el bloque se mueva hacia arriba :

F ≥ w _x + f _s

F ≥ 40√2 + 20√2

F ≥ 60√2 Newton

La respuesta correcta es C.

3. Un bloque con una masa de 8 kg se coloca sobre un plano inclinado rugoso como se muestra en la siguiente figura. La fuerza externa mínima necesaria para evitar que el bloque se deslice hacia abajo es… (sen 37 ^° = 0,6, cos 37 ^° = 0,8, g = 10 m/ ^s² , µk ₌ 0,1)

A. 6,4 N

B. 4,6 N

C. 48,5 N

D. 54,4 N

E. 68,8 N

Discusión

Se sabe que :

Masa del bloque (m) = 8 kg

Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/ ^s²

Peso del bloque (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton

Sen 37 ^° = 0,6

Cos 37 ^° = 0,8

Coeficiente de fricción cinética (µ _k ) = 0,1

N = w _y = w cos 37 ^o = (80)(0,8) = 64 Newtons

Pregunta : La fuerza externa mínima (F) necesaria para sostener el bloque de manera que no se deslice hacia abajo.

Mandíbula :

El bloque no se desliza hacia abajo si F = w _x

La componente de gravedad paralela al plano inclinado :

w _x = w pecado θ = (80)(sen 37) = (80)(0,6) = 48

fk ₌ µkN = (0,1)(64) = _6,4

La fuerza mínima F para que el bloque no se deslice hacia abajo. :

F + f _k – w _x = 0

F = w _x – f _k = 48 – 6,4 = 41,6 Newtons

4. Un objeto con una masa de 5,0 kg es arrastrado con una cuerda hacia arriba por un plano inclinado rugoso mediante una fuerza de 71 N (g = 10 m s⁻² ^, sen 37 ^° = 0,6, cos 37 ^° = 0,8). Si el coeficiente de fricción entre el objeto y el plano es 0,4, la aceleración experimentada por el objeto es…

A. 0,5 ms^-2

B. 2 ms ^-2

C. 2,5 ms ^-2

D. 3 ms ^-2

E. 5 ms ^-2

Discusión

Se sabe que :

Masa del objeto (m) = 5 kg

4. Preguntas del examen nacional de física de la SMA 2012/2013 SA 67 N.° 5

Un objeto de 5,0 kg es arrastrado por una cuerda hacia arriba de un plano inclinado rugoso con una fuerza de 71 N (g = 10 m s⁻² ^, sen 37 ^° = 0,6, cos 37 ^° = 0,8). Si el coeficiente de fricción entre el objeto y el plano es 0,4, la aceleración experimentada por el objeto es…

A. 0,5 ms ^-2

B. 2 ms ^-2

C. 2,5 ms ^-2

D. 3 ms ^-2

E. 5 ms ^-2

Discusión

Se sabe que :

Masa del objeto (m) = 5 kg

Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/ ^s²

Peso del objeto (w) = mg = (5)(10) = 50 Newtons

Fuerza F = 71 Newton

Sen 37 ^° = 0,6

Cos 37 ^° = 0,8

Coeficiente de fricción = 0,4

Pregunta : Aceleración del objeto (a)

Respuesta :

Fuerza resultante

Primero calcula la fuerza resultante que actúa sobre el objeto.

La componente de la gravedad paralela al plano inclinado :

w _x = w pecado θ = (50)(sen 37) = (50)(0,6) = 30

La componente de la gravedad perpendicular al plano inclinado :

w _y = w porque θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40

Estilo normal :

N = w _y = 40

Fuerza de fricción cinética :

f _k = µ _k N = (0,4)(40) = 16

Fuerza resultante que actúa sobre un plano inclinado:

∑ F = F – w _x – f _k = 71 – 30 – 16 = 25 Newtons

Aceleración de un objeto

La aceleración de un objeto se calcula utilizando la fórmula de la segunda ley de Newton:

a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/ ^s²

La respuesta correcta es E.

5.
¡Mira la imagen! Un bloque está inicialmente en reposo, luego se tira hacia arriba con una fuerza F paralela al plano inclinado. La masa del bloque es de 8 kg, el coeficiente de fricción es µ_s = 0,5 y θ = 45^oPara que el bloque se mueva hacia arriba, la fuerza F debe ser…

A. 40 N
B. 60 N
C. 60√2 N
D. 80 N
E. 80√2 N

Discusión
Es conocida :
Coeficiente fricción estática (μ_s) = 0,5
Ángulo (θ) = 45^o
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s²
Masa del bloque (m) = 8 kilogramos
Peso del bloque (w) = mg = (8 kg)(10 m/s²) = 80 kg m/s² = 80 Newton
Preguntó : La magnitud de la fuerza F necesaria para que el bloque se mueva hacia arriba
Mandíbula :

El bloque derecho se moverá hacia arriba si F ≥ w_x + f_s.
La componente de gravedad paralela al plano inclinado :
w_x = w sen θ = (80)(sen 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
La componente de gravedad perpendicular al plano inclinado :
w_y = w porque θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Fuerza normal :
N = w_y = 40√2
Fuerza de fricción estática :
f_s = m_s N = (0,5)(40√2) = 20√2
La magnitud de la fuerza F para que el bloque se mueva hacia arriba :
F ≥ w_x + f_s
F ≥ 40√2 + 20√2
F ≥ 60√2 Newton
La respuesta correcta es C.

6.
Un bloque con una masa de 8 kg se coloca sobre un plano inclinado rugoso como se muestra en la figura siguiente. La fuerza externa mínima necesaria para evitar que el bloque se deslice hacia abajo es… (sin 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 ms^-2, µ_k 0,1 =)

A. 6,4 N
B. 4,6 N
C. 48,5 N
D. 54,4 N
E. 68,8 N

Discusión
Es conocida :
Masa del bloque (m) = 8 kg
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s²
Peso del bloque (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton
Pecado 37^o = 0,6
Porque 37^o = 0,8
Coeficiente de fricción cinética (µ_k) = 0,1
Preguntó : La fuerza externa mínima (F) que mantiene el bloque en su lugar para que no se deslice hacia abajo.
Mandíbula :
El bloque no se desliza hacia abajo si F = w_x
La componente de gravedad paralela al plano inclinado :
w_x = w sen θ = (80)(sen 37) = (80)(0,6) = 48
f_k = m_k N = (0,1)(64) = 6,4
La fuerza mínima F para que el bloque no se deslice hacia abajo. :
F + f_k - en_x = 0
F = w_x -_k = 48 – 6,4 = 41,6 Newton

7.
Un objeto de masa 5,0 kg es arrastrado por una cuerda hacia arriba por un plano inclinado rugoso con una fuerza de 71 N (g = 10 m/s²).^-2, pecado 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Si el coeficiente de fricción entre el objeto y el plano es 0,4, la aceleración experimentada por el objeto es…
A. 0,5 ms^-2
B. 2 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 3 ms^-2
E. 5 ms^-2
Discusión
Es conocida :
Masa del objeto (m) = 5 kg
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s²
Peso del objeto (w) = mg = (5)(10) = 50 Newtons
Fuerza F = 71 Newton
Pecado 37^o = 0,6
Porque 37^o = 0,8
Coeficiente de fricción = 0,4
Preguntó : Aceleración del objeto (a)
Mandíbula :
Fuerza resultante
Primero calcula la fuerza resultante que actúa sobre el objeto.
La componente de gravedad paralela al plano inclinado :
w_x = w sen θ = (50)(sen 37) = (50)(0,6) = 30
La componente de gravedad perpendicular al plano inclinado :
w_y = w porque θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40
Fuerza normal :
N = w_y = 40
Fuerza de fricción cinética :
f_k = m_k N = (0,4)(40) = 16
Fuerza resultante que actúa sobre un plano inclinado:
∑F = F – w_x -_k = 71 – 30 – 16 = 25 Newtons
Aceleración de un objeto
La aceleración de un objeto se calcula utilizando la fórmula de la segunda ley de Newton:
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²
La respuesta correcta es E.

8. ¡Observa la imagen! Un bloque está inicialmente en reposo y luego se le aplica una fuerza F hacia arriba, paralela al plano inclinado. La masa del bloque es de 2 kg, el coeficiente de fricción estática es de 0,3 y el ángulo es de 45 ^° . Para que el bloque se mueva exactamente hacia arriba, la fuerza F debe ser… g = 10 m/ ^s²

Discusión
Se sabe que:
m = 2 kg, g = 10 m/s², = 45^o, m_s = 0,3
Pregunta: Para que el bloque se mueva exactamente hacia arriba, ¿cuál es la magnitud de la fuerza F?
Respuesta :

Información: F = fuerza de tracción, w = fuerza de gravedad, w_x = componente del peso del bloque paralela a la superficie del plano inclinado, w_y = componente del peso del bloque perpendicular a la superficie del plano inclinado, N = fuerza normal, f_s = fuerza de fricción estática.

En el problema, se conoce el coeficiente de fricción estática, lo que significa que la superficie del plano inclinado es rugosa, por lo que existe una fuerza de fricción que inhibe el movimiento del bloque.
Para que el bloque se mueva hacia arriba, la fuerza F debe ser igual a w._x +f_sEl objeto se mueve hacia arriba cuando F es mayor que w._x +f_s.

w = mg = (2)(10) = 20 Newtons
w_x = w sen 45^o = (20)(½ √2) = 10√2 Newtons
w_y = w cos 45^o = (20)(½√2) = 10√2 Newtons
N = w_y = 10√2
f_s = m_s N = (0,3)(10√2) = 3√2 Newtons

De modo que el bloque se mueva hacia arriba entonces:
F = w_x +f_s = 10√2 + 3√2 = 13√2 Newtons
La respuesta correcta es C.

9. Un objeto con una masa de 2 kg se coloca sobre un plano inclinado como se muestra en la figura siguiente. Si el coeficiente de fricción estática entre el bloque y el plano inclinado es 0,2√3 y g = 10 m/ ^s² , entonces la fuerza resultante que mueve el objeto es…

Discusión
Se sabe que:
m = 2 kg, g = 10 m/s², = 30^o, m_s = 0,2√3
Pregunta: ¿Cuál es la fuerza resultante que mueve un objeto?

Respuesta :

La fricción siempre dificulta el movimiento de un objeto; por lo tanto, la dirección de la fuerza de fricción se representa como opuesta a la dirección del movimiento del objeto. Se supone que el objeto se mueve hacia abajo, por lo que la fuerza de fricción se representa como ascendente. Se supone que el objeto se mueve hacia abajo porque no hay ninguna fuerza que lo tire hacia arriba.
w = mg = (2)(10) = 20 Newtons
w_x = w sen 30^o = (20)( ½ ) = 10 Newton
w_y = w cos 30^o = (20)( ½ √3) = 10√3 Newtons
N = w_y = 10√3 Newton
f_s = m_s N = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 Newtons
La fuerza resultante que mueve un objeto es:
F = w_x -_s = 10 – 6 = 4 Newton
w_x mayor que f_s por lo que el objeto se mueve hacia abajo, en la dirección de w_x.
La respuesta correcta es A.

Fuente de la pregunta:

Preguntas del examen nacional de física para la escuela secundaria superior/escuela secundaria vocacional