NO ME SALEN

   PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
    (Leyes de Newton)

 

¡no me salen!

 
FIS d1.07 - Una persona cuya masa es de 60 kg se encuentra en un ascensor. Determinar la fuerza que ejerce el piso sobre la persona cuando el ascensor:
    a) sube con movimiento uniforme.
    b) baja con movimiento uniforme.
    c) sube acelerando con una aceleración de 3 m/s².
    d) baja acelerando con una aceleración de 3 m/s².
    e) baja frenando acelerando con una aceleración de 3 m/s².
    f) sube frenando acelerando con una aceleración de 3 m/s².
    g) Se corta la soga del ascensor.

Hay una discusión larga y cualitativa de este mismo problema en el FIS 2, te conviene empezar por ahí. En ese ejercicio elegí un SR que apuntaba hacia abajo. Ahora, para compensar, voy a elegir el opuesto.

Ahí está el DCL, sólo dos fuerzas, el peso P, y la normal, N. Tené en cuenta que el peso del hombre es una constante, en este caso igual a 600 N, y su masa 60 kg. En cada caso, lo que nos interesa es la fuerza normal, o sea, la que el piso le hace al hombre.

Sobre el hombre sólo actán dos fuerzas:

ΣF = m a

N — P = m . a

Pero la aceleración irá cambiado en cada caso:

Casos a) y b), movimiento uniforme, o velocidad constante, implica a = 0. Entonces tendremos:

N — P = 0

N = P

  N = 600 N a) y b)
   
diagrama de cuerpo libre - No me salen

Vamos a los casos c) y e) la aceleración apunta hacia arriba y su valor es 3 m/s². Subir cada vez más rápido o bajar cada vez más lento implica que la aceleración apunta hacia arriba, que en nuestro arbitrario sistema de referencia implica una aceleración positiva.

veamos qué dicen las ecuaciones:

N — P = m . a

N = P + m . a

N = 600 N + 60 kg . 3 m/s²

  N = 780 N  
   

Casos d) y f) el ascensor posee una aceleración que apunta hacia abajo, lo que en nuestro SR se traduce como una aceleración negativa:

N — P = m . a

N = P + m . a

N = 600 N + 60 kg . ( 3 m/s²)

N = 600 N 60 kg . 3 m/s²

 
  N = 420 N  
 

Caso g). Si se corta la soga el ascensor, y todo su contenido, cae libremente con la aceleración de la gravedad, que en nuestro SR (elegido arbitrariamente), vale aproximadamente 10 m/s²

N — P = m . a

N = P + m . a

N = 600 N + 60 kg . ( 10 m/s²)

N = 600 N 60 kg . 10 m/s²

 
  N = 0 N  
 
   
 
DISCUSION: Te voy a hacer una pregunta capciosa, tramposa, malintencionada, artera, traicionera, joputa... Si alguna vez te la hacen en un examen te autorizo a que le impreques a tu docente "¡abusador de menores!" (No más que eso, please). La pregunta es esta: cuando se cortan las cuerdas del ascensor y éste cae libremente, el hombre, ¿no pesa nada?   Ricardo Cabrera
DESAFIO: ¿Qué indicaría una balanza si el ascensor subiera con una aceleración hacia arriba igual a g? ¿Podría darse una situación así?  
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