NO ME SALEN
EJERCICIOS RESUELTOS DE BIOFÍSICA DEL CBC
(Leyes de conservación, trabajo)

 

 
47- El conductor de un auto que se estaba desplazando a 72 km/h, frena al ver el semáforo en rojo. El vehículo, de 1000 kg, se detiene en 50 m.

    a) Dibuje todas las fuerzas que actúan sobre el vehículo, e identifique sus pares de interacción.
    b) Calcule, por consideraciones energéticas, el valor de la fuerza, supuesta constante, que actúa en el frenado.

OK, no te tenemos miedo.

   

Arranquemos con la dinámica. Las fuerzas que obran sobre el auto son 3. El peso, P, que es la fuerza con la que la Tierra atrae al auto y cuyo par de interacción actúa sobre la Tierra (obviamente acá no hay que dibujarla) yes la fuerza con la que el auto atrae a la Tierra.

El apoyo, A, es la fuerza con la que el pavimento sostiene al auto y que si no estuviera el auto se hundiría hasta el infierno. Su par de interacción es la fuerza con la que el auto apreta al pavimento y si querés dibujarla deberías hacer un diagrama de cuerpo libre del pavimento.

Y por último el rozamiento con el pavimento, Roz, que es la fuerza con la que el pavimento y su rugosidad resiste el deslizamiento del auto hacia adelante. Su par de interacción es la fuerza con la que el auto empuja al pavimento hacia adelante y que como este es muy duro casi, casi no le hace mella.

   

    b) Calcule, por consideraciones energéticas, el valor de la fuerza, supuesta constante, que actúa en el frenado. Por consideraciones energéticas alude a que este ejercicio podés resolverlo haciendo dinámica y cinemática. Y es mucho más largo y tedioso. Podés comparalos acá. vamos a la energía.

Elegimos dos eventos, los mismos 0 y 1 de allá arriba. Y aplicamos el sencillo teorema

WRes = ΔEC

No cabe duda de que la resultante es la fuerza de rozamieno (A y P se anulan mutuamente). El desplazamiento es d, el ángulo que forman es 180º y su coseno, -1

— Roz d = EC1 — EC0

EC1 vale ceo porque es ahí donde el auto se detiene.

Roz d = EC0

Roz = ½ m v0² / d

72 km/h es lo mismo que 20 m/s

Roz = ½ 1000 kg . 400 m²/s² / 50 m

   
  Roz = 4000 N salió con fritas
   

 

   

 

  Ricardo Cabrera
PARA APRENDER MÁS: La relación entre el trabajo de la resultante y la variacion de la energía cinético, el teorema fundamental.  
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