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Disciplinas relacionadas y temas generales => Temas de Física => Mensaje iniciado por: Nub en 24 Abril, 2024, 01:23 am

Título: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Nub en 24 Abril, 2024, 01:23 am
Un camión lleva un bloque en la caja trasera. Inicialmente dicho camión esta en reposo y acelera. Si observamos que el bloque permanece quieto respecto al camión ¿en qué parte de la caja del camión esta el bloque? ¿adelante o atrás? ¿Quién ejerce la fuerza que acelera el bloque?
Nota: No hay rozamiento del bloque con la caja del camión
Cuando dice que el bloque permanece quieto respecto al camión me viene a la mente lo de movimiento relativo entonces podría decir que
\( r_b(t)=r_0(t)+r'_b(t) \) luego \( a_b(t)=a_0(t)+0 \) entonces \( a_b(t)=a_0(t) \) donde El sistema absoluto es un espectador fijo en la calle \( S \) y el sistema relativo es un espectador que va en el camión (por lo tanto se mueve con el camión) \( S' \) En fin deducimos que la aceleración del camión es la misma que la aceleración del bloque. Aun así no se como explicar donde quedara si adelante o atrás, intuitivamente pasara algo como la siguiente animación:
(https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=126608.0;attach=31034)
Pero no se como justificar que queda atrás

Gracias :)

PD: la animación no es parte de la letra
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: delmar en 24 Abril, 2024, 01:49 am
Hola

En efecto bloque y camión tienen la misma aceleración respecto a la calle y la única manera para que esto ocurra es que el bloque esta atrás, solamente en esa posición (desde el comienzo), sufrirá una fuerza horizontal hacia la derecha, esa fuerza es la que le ejerce la parte trasera de la caja del camión.


Saludos
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Nub en 24 Abril, 2024, 04:43 am
Hola

En efecto bloque y camión tienen la misma aceleración respecto a la calle y la única manera para que esto ocurra es que el bloque esta atrás, solamente en esa posición (desde el comienzo), sufrirá una fuerza horizontal hacia la derecha, esa fuerza es la que le ejerce la parte trasera de la caja del camión.


Saludos
Podría ser que cuando el camión acelera desde sistema relativo el bloque tenga una aceleración para la izquierda (esto me pareció raro pues ninguna fuerza actuaba, pero esto es porque es no inercial no?) entonces para contrarrestar dicha aceleración debe aparecer otra aceleración  a la derecha y la única forma que aparezca es que haya una fuerza que vaya hacia la derecha y es la que hace la pared trasera sobre el bloque, aun así no se como se podría justificar que la fuerza neta vaya para la derecha pues no estamos en a=0 (en el sistema relativo) así que no podemos decir que la normal del piso y el peso se cancelen...
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: ani_pascual en 24 Abril, 2024, 05:36 pm
Hola:
Podría ser que cuando el camión acelera desde sistema relativo el bloque tenga una aceleración para la izquierda (esto me pareció raro pues ninguna fuerza actuaba, pero esto es porque es no inercial no?) entonces para contrarrestar dicha aceleración debe aparecer otra aceleración  a la derecha y la única forma que aparezca es que haya una fuerza que vaya hacia la derecha y es la que hace la pared trasera sobre el bloque, aun así no se como se podría justificar que la fuerza neta vaya para la derecha pues no estamos en a=0 (en el sistema relativo) así que no podemos decir que la normal del piso y el peso se cancelen...
Si el bloque está situado en contacto con la pared trasera del camión, cuando éste acelera, las fuerzas que se ejercen sobre el bloque son: peso \( P \) del bloque, normal \( N \) del piso del camión y la fuerza motora \( F \) del camión en el sentido de su movimiento (hacia la derecha) trasmitida al bloque por la pared vertical trasera del camión. \( N \) y \( P \) se cancelan y la aceleración absoluta del bloque es la misma que la del camión, aunque la relativa respecto al camión es nula ya que la aceleración (absoluta) del bloque respecto al sistema de referencia de la calle es la misma que la aceleración del sistema de referencia no inercial del camión respecto a la calle con lo que la aceleración (relativa) del bloque respecto al camión es nula: \( \left\{\begin{array}{l}a_{B\,O}=a_{O\,'\,O}\\
a_{B\,O}=a_{O\,'\,O}+a_{B\,O\,'}\end{array}\right.\Longrightarrow a_{BO\,'}=0 \)
Saludos
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Nub en 24 Abril, 2024, 06:06 pm
Si el bloque está situado en contacto con la pared trasera del camión, cuando éste acelera, las fuerzas que se ejercen sobre el bloque son: peso \( P \) del bloque, normal \( N \) del piso del camión y la fuerza motora \( F \) del camión en el sentido de su movimiento (hacia la derecha) trasmitida al bloque por la pared vertical trasera del camión. \( N \) y \( P \) se cancelan y
Porque se cancelan
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: JCB en 24 Abril, 2024, 06:49 pm
Hola a tod@s.

Considerando un sistema de referencia externo al camión,

\( \sum{F_x}=ma \)

\( R=ma \), siendo \( R \), la reacción de la caja del camión (o de las puertas traseras) contra el bloque.

\( \sum{F_y}=0 \)

\( N-mg=0 \)

\( N=mg \), siendo \( N \), la reacción del suelo de la caja del camión contra el bloque.

Saludos cordiales,
JCB.
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: ani_pascual en 24 Abril, 2024, 06:50 pm
Hola:
Porque se cancelan
Ambas son verticales, del mismo módulo y de sentido contrario
Saludos
Se adelantó JCB   ;D
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Nub en 24 Abril, 2024, 07:49 pm
\( \sum{F_y}=0 \)
Porque esto
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: sugata en 24 Abril, 2024, 07:53 pm
\( \sum{F_y}=0 \)
Porque esto

¿Ves la caja moverse de forma vertical?
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Nub en 24 Abril, 2024, 07:58 pm
\( \sum{F_y}=0 \)
Porque esto

¿Ves la caja moverse de forma vertical?
Obviamente no, pero pensaba que tenia algo que ver que la caja estuviera en reposo y por lo tanto la suma de las fuerzas era 0
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: sugata en 24 Abril, 2024, 08:21 pm
\( \sum{F_y}=0 \)
Porque esto

¿Ves la caja moverse de forma vertical?
Obviamente no, pero pensaba que tenia algo que ver que la caja estuviera en reposo y por lo tanto la suma de las fuerzas era 0
Habla de fuerzas verticales. Parte de reposo y continua en reposo verticalmente, luego la suma de las fuerzas es 0.
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Nub en 24 Abril, 2024, 08:32 pm
Ya entendí lo que quieren decir y ustedes hablan siempre desde el sistema absoluto, pero desde el relativo la unica forma de que
sea 0 la aceleracion es lo que digo aqui:
Podría ser que cuando el camión acelera desde sistema relativo el bloque tenga una aceleración para la izquierda (esto me pareció raro pues ninguna fuerza actuaba, pero esto es porque es no inercial no?) entonces para contrarrestar dicha aceleración debe aparecer otra aceleración  a la derecha y la única forma que aparezca es que haya una fuerza que vaya hacia la derecha y es la que hace la pared trasera sobre el bloque

Entiendo que si es 0 entonces la aceleración del bloque y el camión son iguales en el sistema absoluto y eso sucede solo si esta en la parte de atras pues si esta en la de adelante ninguna fuerza actúa para que se llegue a una aceleracion igual a la del camión, esto ya lo entendi, solo pregunto desde el punto de vista relativo por curiosidad :)
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: feriva en 24 Abril, 2024, 08:57 pm
¿Quién ejerce la fuerza que acelera el bloque?


Prongo esta idea.

Un camión infinitamente largo con el bloque ése dentro; y un bloque fuera en la acera pero alineado con el de dentro según el eje horizontal.

Si el rozamiento es cero, lo que ocurre es que ambos bloques se mantienen alineados en el mismo punto del eje horizontal por mucho que acelere el camión.

Ahora, si sobre el bloque de fuera no ejerce ninguna fuerza el camión (como es evidente) y dicho bloque se queda en la misma posición que el que está en el camión (a la latura del mismo punto del eje horizontal) ¿puede existir alguna fuerza que acelere el bloque interior, gravedad aparte?

Si el rozamiento es cero (que es lo que entiendo) el camión no ejerce ninguna fuerza sobre el bloque, son sistemas inerciales independientes, es igual que si consideras el bloque fuera.

Entonces, cuando el camión no es infinito y tiene una puerta detrás, la fuerza es como la de si tú empujas la caja, nada más que eso.

La animación sería así:

(https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=126608.0;attach=31044)


Saludos.
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Nub en 24 Abril, 2024, 10:10 pm
¿Quién ejerce la fuerza que acelera el bloque?


Prongo esta idea.

Un camión infinitamente largo con el bloque ése dentro; y un bloque fuera en la acera pero alineado con el de dentro según el eje horizontal.

Si el rozamiento es cero, lo que ocurre es que ambos bloques se mantienen alineados en el mismo punto del eje horizontal por mucho que acelere el camión.

Ahora, si sobre el bloque de fuera no ejerce ninguna fuerza el camión (como es evidente) y dicho bloque se queda en la misma posición que el que está en el camión (a la latura del mismo punto del eje horizontal) ¿puede existir alguna fuerza que acelere el bloque interior, gravedad aparte?

Si el rozamiento es cero (que es lo que entiendo) el camión no ejerce ninguna fuerza sobre el bloque, son sistemas inerciales independientes, es igual que si consideras el bloque fuera.

Entonces, cuando el camión no es infinito y tiene una puerta detrás, la fuerza es como la de si tú empujas la caja, nada más que eso.

La animación sería así:

(https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=126608.0;attach=31044)


Saludos.
Si, era prácticamente lo que pensaba, solo que la animación no tiene fondo por eso parece que el camión no avanza :) algo asi seria:
(https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=126608.0;attach=31045)
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: JCB en 24 Abril, 2024, 10:16 pm
Hola a tod@s.

Si consideramos ahora un sistema de referencia interno al camión,

\( \sum{F_x}=0 \)

\( R-F_i=0 \)

\( R=F_i=ma \)

En el eje \( Y \), sería igual que para el sistema de referencia externo.

Saludos cordiales,
JCB.
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Richard R Richard en 25 Abril, 2024, 01:20 am
Entiendo que si es 0 entonces la aceleración del bloque y el camión son iguales en el sistema absoluto
Hola Nub ,  trataré de darte una explicación alternativa.

Primero ningún sistema de referencia es absoluto. 

Siempre es relativo a algo o alguien. Ahora lo que  te lo han explicado como absoluto es porque toman como fijo o anclado a lo que te rodea digamos a tu ambiente mas cercano, es decir  que todo lo que no sea el camión, la caja y la carga se mueven, pero  en realidad siempre puedes hallar otro sistema de referencia donde todo eso se esté moviendo, incluso uno donde la carga se mueva y otro como el del problema en la que no.
Así que todo es relativo, nada es absoluto, te suena la frase?, eso lo dijo Einstein, para explicar cosas mas complejas , pero es exactamente lo que sucede en este caso.

Imagina que siempre has vivido anclado a la caja del camión entonces, de vez en cuando todo el mundo se mueve ,acelera,  frena o se mueve con velocidad constante, pero todo lo que va en la caja de carga permanece en reposo relativo respecto a tí.

Comprendes ahora que estando fuera del camión, solidarios a la tierra, lo vemos moverse y la carga junto con él , también puedes ver algunas otras cosas moverse a otra velocidad y algunas están en reposo relativo a ese sistema de referencia como el asfalto, la acera, los árboles, etc..
 
Que algo se mueva es relativo siempre al sistema de referencia.


y eso sucede solo si esta en la parte de atrás pues si esta en la de adelante ninguna fuerza actúa para que se llegue a una aceleracion igual a la del camión, esto ya lo entendi, solo pregunto desde el punto de vista relativo por curiosidad :)
Exacto, en ausencia de fuerzas externas , los cuerpos permanecen con velocidad constante, en el caso particular en que esa velocidad sea cero, entonces decimos que está en reposo relativo.

Bien.  Si el bloque está  delante junto a la cabina, y suponemos las paredes de la caja de carga sólidas y sin rozamiento. La fuerza peso no puede acelerar hacia abajo el bloque porque existe otra fuerza "la normal" que es igual de sentido contrario que se opone,  esta fuerza existe porque la caja de carga está agarrada a la estructura del camión, esto es solidario a las ruedas, las ruedas tocan la tierra y la superficie de la tierra no deja que acelere hasta el centro de la tierra.  Entonces visto en un sistema de referencia relativo a la superficie de la tierra, la carga no acelera hacia abajo. Matemáticamente

$$\sum F_Y=0=P-N$$

Ahora veamos que pasa en dirección horizontal,  como el piso de la caja de la carga la suponemos horizontal, es decir perpendicular al peso y a la normal, la proyección horizontal de estas fuerzas es nula y no pueden acelerar a la carga en dirección $$x$$.

Supón la siguiente situación la carga ubicada cerca del conductor, estás fuera del camión que esta parado respecto a tí del mismo modo respecto al resto de lo que te rodea, luego acelera el camión, normalmente el piso del camión debería arrastrar la carga, pero no puede hacerlo porque no hay rozamiento, un observador como tu fuera del camión verá que el camión se mueve pero la carga no y un observador montado fijo en la caja del camión verá a la estructura del camión en reposo relativo, pero verá a la carga junto al resto del mundo moverse  acelerando en sentido contrario.

Pero retornando al problema te dicen que la carga también va en reposo relativo, y esto solo puede suceder si se apoya contra la pared trasera del camión, que por ser sólida desarrollará una fuerza normal que se igualará a la masa de la carga por la aceleración que desarrolla el camión. Matemáticamente

$$\sum F_x=N=m_{carga}a_{camion}$$

De esa manera como bien dices tanto el camión como la carga  tienen el mismo estado de movimiento. Permanecerá así aún si el camión deja de acelerar y viaja a velocidad constante, pero cuando frene la carga irá hacia delante hasta tocar la pared delantera, y terminará a velocidad  cero cuando el camión se detenga, la fuerza que la detiene es la normal que provoca la pared  sólida delantera.

Spoiler
  De donde viene  esto de que todo es relativo,  normalmente pensamos que la tierra no se mueve, pero la tierra rota sobre si misma, gira en traslación alrededor del Sol,  el Sol se mueve  respecto del centro de la galaxia, la galaxia se mueve respecto de un cúmulo de galaxias y ese cúmulo se mueve respecto de otros.... entonces te pones a pensar ¿que es lo que está quieto o en reposo  dentro de todo el universo?....¿ Acaso algo cumple esa condición?..... Entonces resulta que nada está en reposo absoluto , no hay nada donde anclar algo que esté en reposo a un sistema de referencia fijo, osea que todo está en movimiento relativo o bien en reposo relativo a otra cosa.
[cerrar]

Saludos, espero te aclare el panorama.
Título: Re: Ejercicio leyes de Newton
Publicado por: Nub en 25 Abril, 2024, 02:14 pm
...
Eso lo habia entendido, en cuanto a los sistemas absolutos y relativos a grandes rasgos sabia que el "fijo" es fijo a la tierra

Gracias a todos :)