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

 

¡no me salen!

NMS 1.29* - Un cuerpo de masa 6 kg se apoya sobre un plano inclinado (ver la figura). Para mantenerlo en reposo se le aplica una fuerza F formando un ángulo β con el plano. (Dato: α = β = 37º). Si N es el módulo de la normal ejercida por el plano inclinado, indicar cuál es la única afirmación correcta:

□ N = 6 Newtons
□ N = 60 Newtons
□ N = 48 Newtons
□ N = 4,8 Newtons
□ N = 36 Newtons
□ N = 21 Newtons
* Este ejercicio formó parte del primer examen parcial de Física del CBC tomado en noviembre de 2012. Para ver el tema de examen completo hacer click acá.

Como en todo ejercicio de dinámica, el paso fundamental es el primero: tenés que hacer correctamente el DCL. Si fallás ahí... no hay tu tía.

   

Para hacerlo bien tenés que mostrar al cuerpo cuya dinámica nos interesa y dibujar sobre él todas las fuerzas que actúan.

En este caso son 3 y sólo 3. La fuerza F que nos anuncia el enunciado; N, la fuerza de apoyo en el plano; y P, su peso.

No importa el largo de las flechitas... es sólo un esquema. Lo que sí importa es la dirección y el sentido de cada una. Si al peso no lo dibujás vertical tu profe te lo va a cobrar con intereses. Si a N no la dibujás normal a la superficie idem. Si le cambiás la difercción a F... fuiste.

   

Ahora tenés que aplicar la segunda ley de Newton. pero como las fuerzas no son co-direccionales (tienen diferentes direcciones) vamos a tener que elegir un sistema de referencia, descomponer algunas de las fuerzas y aplicar la segunda ley por separado para cada dirección del sistema de referencia.

   

Cualquier sistema de referencia es igualmente aceptable. Siempre hay uno más práctico, económico, natural. Con la experiencia vas a acertar de una.

En este caso se trata de un sistema paralelo y normal al plano. x e y (nunca te olvides de indicarlo junto al DCL). Descomponemos F y P. Y así aparecen:

Fx = F cos β = F cos 37° = 0,8 F

Fy = F sen β = F sen 37° = 0,6 F

Px = P sen α = P sen 37° = 0,6 P

Py = P cos α = P cos 37° = 0,8 P

   

Tal vez te preguntes cómo hice esas descomposiciones trigonométricas. Bueno, si tenés dificultades para llegar a lo mismo que yo... o te sentís como turco en la neblina... te recomiendo que dibujes los dos DCL encimados para mostrar correctamente el ángulo que forma cada fuerza con sus componentes, y que repases el asunto de la descomposición trigonométrica.

Ahora sí... vamos a Newton (mirá que la aceleración es nula en ambas direcciones):

en el eje x            0,8 F = 0,6 P

en el eje y            0,6 F + N = 0,8 P

El peso vale 60 N. Con ese dato vas a la primera ecuación y obtenés que F = 45 N. Ahora, con ese nuevo dato vas a la segunda ecuación y obtenés N.

   
  N = 21 N  
   
Mortal.  

DESAFIO: ¿Por qué a la fuerza de apoyo le dicen normal?

 
Algunos derechos reservados. Se permite tu reproducción recitando en la fuente. Última actualización jul-14. Buenos Aires, Argentina.