Exemplos de preguntas e fórmulas para forzas en planos inclinados
1. Unha forza horizontal constante de 50 N actúa sobre un bloque de masa m = 5 kg. O bloque móvese cara arriba cunha velocidade inicial v o = 4 m/s ao longo dun plano inclinado aproximado cun ángulo de inclinación θ (tan θ = ¾). O coeficiente de rozamento cinético entre o bloque e a superficie do plano inclinado é μ k = 0,2. A distancia percorrida polo bloque antes de deterse finalmente é…
A. 10 m
B. 12 m
C. 15 m
D. 18 m
E. 22 m
w = gravidade
w x = compoñente da gravidade no eixe x
w y = compoñente da gravidade no eixe y
F = forza horizontal constante
F x = compoñente da forza no eixe x
Fy = compoñente da forza no eixe y
N = forza normal
f k = forza de fricción cinética
w = mg = 5 (10) = 50 N
wx = w sin θ = 50 (3/5) = 30 N
w y = w cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F = 50 N
F x = F cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F y = F sen θ = 50 (3/5) = 30 N
N = wy + Fy = 40 + 30 = 70 N
f k = μ k N = 0,2 (70) = 14 N
Aplica a segunda lei de Newton:
ΣF = ma
F x – w x – f k = ma
40-30-14 = 5 a.m.
-4 = 5 a
a = -4/5 m/ s²
Usa a fórmula GLBB para calcular a distancia que percorre o bloque antes de deterse.
Sábese:
Velocidade inicial (v o ) = 4 m/s
Desaceleración (a) = -4/5 m/ s²
Velocidade final (vt ) = 0
Pregunta: Distancia percorrida (s)
Resposta:
v t² = v o² + 2 cando
0 = 4 2 + 2 (-4/5) s
0 = 16 – 8/5 segundos
16 = 8/5 segundos
16 (5) = 8 segundos
80 = 8 segundos
s = 80/8
s = 10 metros
A resposta correcta é A.
2. Un bloque móvese desde o repouso cara abaixo por un plano inclinado longo. A primeira sección do plano inclinado é lisa e a seguinte sección que baixa ata o fondo é rugosa. Despois de moverse un intre na sección rugosa, o bloque detense. Neste caso…
(1) o traballo total no bloque non é igual a cero
(2) o traballo realizado pola forza gravitacional ten un valor positivo
(3) o traballo realizado pola forza gravitacional é igual á variación da enerxía potencial do bloque
(4) o traballo realizado pola fricción non é igual a cero
Discusión
Sobre un obxecto actúan dúas forzas, a gravidade e a fricción.
Cando un obxecto pasa sobre un plano inclinado liso, só a forza da gravidade actúa sobre o obxecto. Cando un obxecto pasa sobre un plano inclinado irregular, ademais da forza da gravidade, tamén hai unha forza de fricción que actúa sobre o obxecto.
1. O traballo total no bloque non é igual a cero.
Se o traballo total é cero, entón non hai desprazamento. O bloque experimenta desprazamento, polo que o traballo total non é cero.
A afirmación 1 é verdadeira
2. O traballo realizado pola forza gravitacional ten un valor positivo
O traballo realizado pola forza gravitacional é positivo porque a dirección da forza gravitacional (cara abaixo) é a mesma que a dirección do desprazamento do obxecto (cara abaixo).
A afirmación 2 é verdadeira
3. O traballo realizado pola forza gravitacional é igual á variación da enerxía potencial gravitacional do bloque; neste caso, o traballo positivo realizado pola forza gravitacional fai que a enerxía potencial gravitacional do bloque diminúa.
A afirmación 3 é verdadeira
4. O traballo realizado pola fricción non é cero porque o obxecto experimenta un desprazamento e hai unha forza de fricción que actúa durante o desprazamento.
A afirmación 4 é verdadeira
Movemento nun plano inclinado liso
3. Un cubo que esvara por un plano inclinado sen fricción experimentará unha aceleración constante.
Porque
En ausencia de rozamento, a aceleración dun obxecto é igual á aceleración debida á gravidade.
Discusión
Se non hai rozamento, o cubo esvara cara abaixo cunha aceleración constante. En caída libre, un obxecto cae cunha aceleración g, onde g é a aceleración debida á gravidade.
Mentres tanto, nun plano inclinado, un obxecto esvara cara abaixo cunha aceleración gx, onde o valor de gx é menor que a aceleración debida á gravidade. O valor de gx tamén depende da magnitude do ángulo de inclinación.
Orixe das preguntas
Preguntas de física de SBMPTN
