NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
(Leyes de Newton)
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| NMS 1.22- Un coche asciende por una cuesta inclinada 37 grados con velocidad constante de 45,3 km/h gracias a la fuerza que hace su motor que vale 7.000 N. ¿Cuánto vale la masa del auto? |
Un ejercicio clásico... y pocas veces analizado en profundidad. Yo sé que se resuelve en dos renglones... pero te propongo que lo desmenucemos juntos, vas a ver cuántas cosas importantes nos puede brindar.
Como siempre, tenemos que arrancar la discusión con un DCL. |
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Ahí tenés el autito subiendo. Sobre él actúan 3 fuerzas: su propio peso, P, el apoyo con el pavimento, N, y la fuerza que lo hace subir... ¡Roz!
Sí, la fuerza que lo hace subir es el rozamiento entre los neumáticos y el pavimento. Si lo dudás, te propongo que trates de imaginarlo subiendo un día en el que el pavimento está cubierto de hielo. Suponete que no hay ni la más mínima rugosidad, que el coeficiente de rozamiento fuera nulo... ¿podría subir el auto? Claro que no. El auto sube y avanza gracias al rozamiento (no a pesar de él). |
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| A mucha gente le hace ruido que la fuerza de rozamiento no vaya en contra del movimiento. Bueno... pobrecitos, que se pongan algodones en los oídos. |
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¿Y la fuerza del motor? Ningún cuerpo se mueve aplicando una fuerza sobre sí mismo. Para movernos necesitamos que otro cuerpo, un cuerpo externo, nos aplique una fuerza, nos empuje. En el caso del autito es el pavimento el que nos empuja hacia arriba.
Ahora... ¿cómo sabe el pavimento que queremos que nos empuje hacia arriba? Lo que ocurre es que nuestro auto, con la fuerza del motor empuja al pavimento hacia abajo. Y el pavimento, vengativo, nos empuja hacia arriba. No es que sea vengativo porque sea malo... es vengativo porque pertenece a nuestro universo de modo que no puede dejar de cumplir la tercera ley de Newton: si vos me empujás para abajo, entonces, yo te empujo para arriba.
La fuerza que el auto hace sobre el pavimento (la que se aplica sobre el pavimento) también es de naturaleza rozante... por eso la llamé Roz'. Roz y Roz' son un par de acción y reacción. Por eso sé que valen lo mismo, 7.000 N. Pero la que actúa sobre el auto, que es la que nos interesa a nosotros, es Roz.
Avancemos: las tres fuerzas que actúan sobre el cuerpo no son co-direccionales, de modo que tendremos que elegir un SR apropiado y descomponer alguna fuerza. |
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Y aplicamos la 2da. ley de newton para ambos ejes. Fijate que como el auto avanza a velocidad constante, la aceleración vale cero... en cualquier dirección.
ΣFx = m ax → Roz — Px = 0
ΣFy = m ay → N — Py = 0
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Por otro lado tenés en cuenta que:
Px = P sen 37°
Py = P cos 37°
Con la primera ecuación de Newton alcanza y sobra para resolver el ejercicio (acordate que P = m g):
Roz = P sen 37°
7.000 N = m 10 m/s² 0,6
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| si no sabés cómo descomponer la fuerza peso, podés verlo acá |
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En cualquier otro lugar podrás encontrar que la fuerza del motor va hacia arriba y aplicada sobre el mismo autito, no le dan tanta vuelta al ejercicio. Yo te conté la verdad porque no te subestimo. |
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DESAFIO: Si apagás el motor y detenés el auto, ¿qué fuerza hacen los frenos? |
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Se permite tu reproducción recitando en la fuente. Última actualización nov-14. Buenos Aires, Argentina. |
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