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NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE BIOFÍSICA DEL CBC
(Leyes de conservación, trabajo) |
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34) Un caballo arrastra una carreta de 1.000 kg, por un camino horizontal, a lo largo de 50 m.
La lleva desde el reposo hasta una velocidad de 6 m/s. La fuerza que hace el caballo, que
es de 500 N, forma un ángulo de 15º con la dirección de avance de la carreta.
a) ¿Qué variación de energía cinética experimenta la carreta?
b) ¿Cuánto vale el trabajo realizado por la fuerza que ejerce el caballo sobre la carreta?
c) ¿Cuánto vale el trabajo de la fuerza de rozamiento carreta-piso? |
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Este ejercicio es recontrafácil, pero conviene -como casi siempre- hacer un esquemita de lo relatado en el enunciado. Acá está: |
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La variación de energía cinética -una pavada- es la diferencia entre la energía cinética final, menos la energía cinética inicia:
ΔEc = ½ m vF² — ½ m v0²
ΔEc = ½ 1.000 kg (6 m/s)²
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El trabajo de la fuerza del caballo -que por suerte es constante tanto en módulo como en dirección y sentido- se puede calcular con la definición de trabajo de fuerzas constantes:
WF = F . Δx . cos α
WF = 500 N . 50 m . cos 15º
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El trabajo de la fuerza de rozamiento hay que obtenerlo por diferencia y por inferencia: por un lado hay que suponer que la fuerza de rozamiento es la única fuerza que actúa en la dirección horizontal (además de -en parte- la del caballo), lo cual es bastante lógico. Las otras dos fuerzas que sin duda están actuando -el peso y el apoyo en el piso- no realizan trabajo porque son normales al desplazamiento. De modo que el trabajo de la resultante es igual al trabajo del caballo más el trabajo del rozamiento.
WRes = WF + WRoz
Pero, además, el trabajo de la resultante es igual a la variación de energía cinética:
WRes = ΔEc
De modo que,
ΔEc = WF + WRoz
WRoz = ΔEc — WF
WRoz = 18.000 J — 24.150 J
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| DESAFIO: Hacé el DCL del carrito. Decime cuál es la fuerza que empuja al caballo hacia adelante y cuanto vale su trabajo en los mismos 50 metros suponiendo que el caballo tiene una masa de 600 kg. |
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| Algunos derechos reservados.
Se permite su reproducción citando la fuente. Agradezco a Guillermo Mosse por el envió de una errata. Última actualización ago-08. Buenos Aires, Argentina. |
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