ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA Lección 02
18 – Junio - 2013
SOLUCIÓN 1. Un elevador cargado, cuyos cables están muy desgastados, tiene masa total de 2200 kg, y los cables aguantan una tensión máxima de 28,000 N. a) Dibuje el diagrama de cuerpo libre del elevador. En términos de las fuerzas de su diagrama, ¿qué fuerza neta actúa sobre el elevador? Aplique la segunda ley de Newton al elevador y calcul e con qué aceleración máxima puede subir el elevador si n que se rompan los cables. b) ¿Cuál sería la respuesta al inciso a), si el elevador estuviera en la Luna, donde g= 1.62m/s2?
a)
= T - mg
ΣF
= m a = T – mg →
ΣF
T
) / m a = (T – mg
a = (28000 – 2200*9.8) / 2200
a a = 2.93 m/s
2
w
b) a = (28000 – 2200*1.62) / 2200
a = 11.11 m/s
2
2. Suponga que determina que se requiere una fuerza horizontal de 200 N, para mover una camioneta vacía por un camino horizontal con una rapidez de 2.4 m/s. Después, usted carga la camioneta e infla más los neumáticos, de modo que su peso total aumente en un 42% y su coeficiente de fricción de rodamiento disminuya en un 19%. ¿Qué fuerza horizontal necesitará ahora para mover la camioneta por el mismo camino con la misma rapidez? La rapidez es lo bastante baja como para ignorar la resistencia del aire.
Como va a velocidad constante, ΣF = 0, entonces F H = f x x f x x = μx N = μx mg = 200 N
Si después, nos indican que m 2 = 1.42mg y μx2 = 0.81 μx ) = 1.15 μx mg = (1.15)(200) F H = (0.81 μx )(1.42 mg F H = 230 N
3. En la figura, las masas ml y m2 están conectadas por un cordón ligero A que pasa por una polea ligera sin fricción B. El eje de la polea B está conectado por otro cordón ligero C a una masa m3 pasando por una segunda polea ligera sin fricción D. La polea D está suspendida del techo por su eje. El sistema se suelta del reposo. En términos de ml, m2, m3 y g, a) ¿qué aceleración tiene el bloque m3? b) ¿La polea B? c) ¿El bloque m1? d) ¿El bloque m2? e) ¿Qué tensión tiene el cordón A?
∑
a) Para m 3: W 3 – T C = m 3 a 3
T C = 2T A
y
T C
a 2 = a 3
a 3
Para m 2:
∑
T A – W 1 = m 2 a 2 w 3
Para m 1: T A
T A – W 2 = m 2 a 2
T A a 2
Sumando las ecuaciones para m 2 y m 1
a 2
2 T A – W 2 – W 1 = a 2 (m 1 + m 2 ) 2 T A = W 2 + W 2 + a 2 (m 1 + m 2 )
w 1 w 2
W 3 – W 2 – W 1 – a 2 (m 1 + m 2 ) = m 3 a 3 a 2 (m 1 + m 2 + m 3 ) = W 3 – W 2 – W 1
b) La polea B tiene una aceleracion con signo contrario a a 2.
