NO ME SALEN
   PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
   (Leyes de Newton)

 

¡no me salen!

 

20) ¿Qué fuerza neta hay que aplicar sobre un coche de 1.000 kg para que adquiera una aceleración de 2 m/s²?

 

   

Este ejercicio es interesantísimo para los incrédulos. Empecemos con el DCL presentando todas las fuerzas que actúan sobre el autito, que podría estar arrancando luego de haber estado detenido frente a un semáforo.

   

Ahí tenés, la fuerza F, en azul, que es la que hace que el auto arranque y acelere hacia adelante. después vamos a charlar un poquito más sobre la naturaleza de esa fuerza.

También hay otras dos fuerza que actúan en la dirección vertical: la fuerza peso, P, que es la que ejerce la Tierra tirando del auto hacia abajo, y la fuerza que el pavimento hace hacia arriba, que llamé A (por apoyo), y que cualquier mortal hubiera llamado normal... pero en cuestión de nombres...

Estas dos fuerzas verticales podemos ignorarlas, por ahora, ya que se anulan entre sí.

   

Ninguna de las dos tira para su lado más que la otra. Eso es evidente, porque si así no fuera, el autito levantaría vuelo... o se hundiría en el pavimento. Newton lo diría de este modo:

(eje y)           ΣFy = m ay                A — P = 0

En cambio, la fuerza que tiene la dirección paralela al movimiento... ésa es la que nos interesa, y Newton lo describiría de esta manera:

(eje x)           ΣFx = m ax                F = m a

De esta ecuación, basta con hacer el cálculo, y obtenemos el valor de la fuerza:

F = 1.000 kg . 2 m/s²

   
  F = 2.000 N  
   

No te voy a dejar ir sin gastarte un poco con una pregunta en la que nadie acierta: ¿quién ejerce (usualmente) esa fuerza F que acelera al autito hacia adelante? Te doy varias opciones: a) el motor, b) el conductor, c) Dios, d) el rozamiento.

a) Niet, niet, niet... El motor es parte del auto... y como ya te lo informaron en tu curso, ningún cuerpo puede acelerarse a sí mismo realizando una fuerza sobre sí mismo. Ji, ji, ji jo, ju.

b) Es el conductor. Sí... con su fuerza de voluntad. ¡Pero, por favor!

c) Es Dios. Sí, claro, con la ayuda de los Reyes Magos.

d) Sólo queda la fuerza de rozamiento entre el pavimento y los neumáticos. Ahora empezamos a entendernos. A ver... decime... ¿podría el auto arrancar sobre una mancha de aceite o sobre un charco de barro muy chirle? ¡Claro que no! Por más fuerza que tenga el motor... sus ruedas comenzarían a girar a lo loco sin hacer avanzar al auto ni un centímetro. Para acelerar, el auto necesita rozamiento con el piso. Es el pavimento quien empuja al auto hacia adelante. Pero ésto nos lleva a otra pregunta: ¿por qué el pavimento va a ser tan amable de empujarme hacia adelante cuando el semáforo se pone en verde? La mecánica del asunto es muy sencilla. Vos tenés un motor y unas ruedas. Con ellas empujás al pavimento hacia atrás. El pavimento, no por ser vengativo sino por respetar el Principio de la Acción y Reacción, te responde empujándote hacia adelante.

  

 

   
DESAFIO: Si la fuerza que hace el motor (junto con todo el auto) sobre el pavimento es igual a la fuerza con que nos empuja el pavimento... ¿Por qué el auto se acelera y el pavimento no? (Te doy 15 segundos para contestar).   Ricardo Cabrera
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