Ejemplos de preguntas y fórmulas para fuerzas en planos inclinados
1. Una fuerza horizontal constante de 50 N actúa sobre un bloque de masa m = 5 kg. El bloque se mueve hacia arriba con una velocidad inicial v₀ = 4 m/s a lo largo de un plano inclinado rugoso con un ángulo de inclinación θ (tan θ = ¾). El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la superficie del plano inclinado es μk = 0,2. La distancia que recorre el bloque antes de detenerse es…
A. 10 m
B. 12 m
C. 15 m
D. 18 m
E. 22 m
w = gravedad
w x = componente de la gravedad en el eje x
w y = componente de la gravedad en el eje y
F = fuerza horizontal constante
F x = componente de la fuerza en el eje x
F y = componente de la fuerza en el eje y
N = fuerza normal
f k = fuerza de fricción cinética
w = mg = 5 (10) = 50 N
w x = w sen θ = 50 (3/5) = 30 N
w y = w porque θ = 50 (4/5) = 40 N
F = 50 N
F x = F porque θ = 50 (4/5) = 40 N
F y = F sen θ = 50 (3/5) = 30 N
N = w y + F y = 40 + 30 = 70 N
f k = μk N = 0,2 (70) = 14 N
Aplica la segunda ley de Newton:
ΣF = ma
F x – w x – f k = ma
40-30-14 = 5 a
-4 = 5 a
a = -4/5 m/ s²
Utilice la fórmula GLBB para calcular la distancia que recorre el bloque antes de detenerse.
Es sabido:
Velocidad inicial (v o ) = 4 m/s
Desaceleración (a) = -4/5 m/ s²
Velocidad final (v t ) = 0
Preguntado: Distancia recorrida (s)
Respuesta:
v t 2 = v o 2 + 2 as
0 = 4 2 + 2 (-4/5) s
0 = 16 – 8/5 s
16 = 8/5 s
16 (5) = 8 s
80 = 8 s
s = 80/8
s = 10 metros
La respuesta correcta es A.
2. Un bloque se mueve desde el reposo por un plano inclinado largo. El primer tramo del plano inclinado es liso, y el siguiente tramo hasta el final es rugoso. Después de moverse durante un tiempo por el tramo rugoso, el bloque se detiene. En este caso…
(1) el trabajo total sobre el bloque no es igual a cero
(2) El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria tiene un valor positivo.
(3) el trabajo realizado por la fuerza gravitatoria es igual al cambio en la energía potencial del bloque
(4) el trabajo realizado por la fuerza de fricción no es igual a cero
Discusión
Sobre un objeto actúan dos fuerzas: la gravedad y la fricción.
Cuando un objeto se desplaza sobre un plano inclinado liso, solo actúa sobre él la fuerza de la gravedad. Cuando un objeto se desplaza sobre un plano inclinado rugoso, además de la fuerza de la gravedad, también actúa sobre él una fuerza de fricción.
1. El trabajo total realizado sobre el bloque no es igual a cero.
Si el trabajo total es cero, entonces no hay desplazamiento. El bloque experimenta desplazamiento, por lo que el trabajo total no es cero.
La afirmación 1 es verdadera.
2. El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria tiene un valor positivo.
El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria es positivo porque la dirección de la fuerza gravitatoria (hacia abajo) es la misma que la dirección del desplazamiento del objeto (hacia abajo).
La afirmación 2 es verdadera.
3. El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria es igual al cambio en la energía potencial gravitatoria del bloque; en este caso, el trabajo positivo realizado por la fuerza gravitatoria provoca que la energía potencial gravitatoria del bloque disminuya.
La afirmación 3 es verdadera.
4. El trabajo realizado por la fricción no es cero porque el objeto experimenta un desplazamiento y hay una fuerza de fricción actuando durante el desplazamiento.
La afirmación 4 es verdadera.
Movimiento sobre un plano inclinado liso
3. Un cubo que se desliza por un plano inclinado sin fricción experimentará una aceleración constante.
Sebab
En ausencia de fricción, la aceleración de un objeto es igual a la aceleración debida a la gravedad.
Discusión
Si no hay fricción, el cubo se desliza hacia abajo con aceleración constante. En caída libre, un objeto cae con una aceleración g, donde g es la aceleración debida a la gravedad.
Mientras tanto, en un plano inclinado, un objeto se desliza hacia abajo con una aceleración gx, cuyo valor es menor que la aceleración debida a la gravedad. El valor de gx también depende de la magnitud del ángulo de inclinación.
Fuente de las preguntas
Preguntas de física de SBMPTN
