NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
(Leyes de Newton)
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NMS 1.49* - Una bala de rifle de 1,8 g que lleva una velocidad de 360 m/s, choca contra un bloque de madera blanda y penetra hasta una profundidad de 0,1 m. Suponiendo que la fuerza de retardo fue constante, determinar:
a) ¿Cuánto tiempo tardó la bala en detenerse?
b) ¿Cuánto vale la fuerza?
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Ejercicio sencillo si los hay. Nuevamente tenés aquí un ejercicio en que se combina una pregunta cinemática con una pregunta de dínámica. No es infrecuente que los ejercicios de Dinámica sean integradores de conocimientos de Cinemática. Hagamos un esquema. |
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Sólo interesan dos momentos. Los llamé e, por entrada, y f, por final. Mirá cómo el esquema fija un SR. Fijate cuáles de los datos consignados fueron aportados por el enunciado y cuáles fueron decisión mía al establecer el SR. |
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Armemos las ecuaciones horarias con las constantes de la situación e:
x = 360 m/s . t + ½ a t²
v = 360 m/s + a t
Y pidámosles que hablen del momento de la detención, f.
0,1 m = 360 m/s . tf + ½ a tf²
0 m/s = 360 m/s + a tf
Como ves, quedaron dos ecuaciones con dos incógnitas, eso quiere decir que operando algebraicamente tenés que ser capaz de decirme cuánto vale la aceleración. Acá lo hago yo porque no te puedo esperar. De la segunda ecuación voy a despejar a:
a = — 360 m/s / tf
Eso lo meto en la primera ecuación, y luego despejo tf.
0,1 m = 360 m/s . tf — ½ 360 m/s . tf
0,1 m = 180 m/s . tf
tf = 0,1 m / 180 m/s
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Para obtener el valor de la fuerza vamos a necesitar la aceleración.
a = — 360 m/s / tf
a = — 648.000 m/s²
Ahora vamos a la dinámica. Como siempre, arrancamos con un DCL. |
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Es probable que en el eje y actúen algunas fuerzas. De hecho el peso de la bala es vertical. Pero la fuerza que frena la bala es tan grande que todas las demás vamos a despreciarlas. Ya sé: vos estarás protestando "¿y yo cómo puedo darme cuenta de eso?" Bueno, ya te lo dije 237 veces: horas de vuelo... experiencia. |
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En el eje x hay una sola fuerza aplicada, la fuerza que detiene la bala. Entonces...
F = m a
F = — 0,0018 kg . 648.000 m/s²
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| 65.000 veces mayor que el peso de la bala. Creo que hicimos bien en despreciar esa fuerza. Además, supusimos que la bala se incrusta sin desviar su trayectoria, de modo que la aceleración en el eje transversal a la trayectoria es nulo. |
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| *Este ejercicio pertenece a la guía de ejercicios de Físisca de 3er. año (jóvenes de 15 años) de la escuela Carlos Pellegrini, de la Universidad de Buenos Aires. |
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| DESAFIO: ¿Qué aceleración se habrá producido en el bloque si su masa fuese 10 kg? |
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| Algunos derechos reservados.
Se permite su reproducción bajo la solemne promesa de citar la fuente. Última actualización nov-10. Buenos Aires, Argentina. |
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