HALLA LA ACELERACIÓN Y LA TENSIÓN | Plano inclinado con rozamiento y dos cuerpos
Física con Juan
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HALLA LA ACELERACIÓN Y LA TENSIÓN | Plano inclinado con rozamiento y dos cuerpos
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Dos cuerpos unidos por una cuerda, una polea ideal, un plano inclinado y una fuerza de rozamiento: ¿cómo podemos calcular la aceleración del sistema y la tensión de la cuerda?
En este problema de dinámica, una masa de 30 kg se mueve sobre un plano inclinado 30°, mientras que otra masa de 25 kg desciende verticalmente. Entre el primer cuerpo y el plano existe rozamiento cinético, con un coeficiente igual a 0,2.
La clave del ejercicio está en analizar correctamente las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo. Dibujamos el peso, la normal, la tensión y la fuerza de rozamiento; elegimos unos ejes paralelos y perpendiculares al plano inclinado; y descomponemos el peso en esas dos direcciones.
Después aplicamos la segunda ley de Newton a cada masa. Al sumar las ecuaciones del movimiento, la tensión desaparece y podemos obtener la aceleración común de los dos cuerpos. Finalmente, utilizamos una de las ecuaciones para calcular la tensión de la cuerda.
En este vídeo aprenderás a:
• determinar el sentido de movimiento del sistema;
• representar correctamente todas las fuerzas;
• calcular la fuerza normal y la fuerza de rozamiento;
• descomponer el peso en un plano inclinado;
• aplicar la segunda ley de Newton a dos cuerpos enlazados;
• eliminar la tensión sumando las ecuaciones;
• calcular la aceleración y la tensión de la cuerda.
Evitando redondeos intermedios, los resultados son aproximadamente:
Aceleración del sistema: 0,86 m/s².
Tensión de la cuerda: 224 N.
Este procedimiento puede utilizarse en muchos otros problemas de dinámica con planos inclinados, poleas, rozamiento y cuerpos unidos mediante cuerdas ideales.
Capítulos
00:00 Planteamiento del problema
00:53 Croquis del sistema
01:30 Tensión en una cuerda ideal
01:42 Rozamiento y fuerza normal
02:12 Elección de los ejes
02:26 Fuerzas sobre el cuerpo del plano inclinado
03:03 Segunda ley de Newton para la masa de 30 kg
03:51 Segunda ley de Newton para la masa colgante
04:19 Cálculo de la fuerza normal
04:47 Sistema de ecuaciones del movimiento
05:33 Descomposición del peso
06:35 Cálculo de la fuerza de rozamiento
07:40 Fórmula de la aceleración
08:37 Sustitución de los datos
10:28 Valor de la aceleración
10:37 Cálculo de la tensión de la cuerda
11:42 Resultados finales
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• SEGUNDA LEY DE NEWTON
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