Autor Tema: Fuerza variable en el tiempo

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14 Diciembre, 2019, 08:24 pm
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Xtimmler

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hola foro,
tengo el siguiente problema:

Una partícula de 2 Kg se mueve en un plano horizontal rugoso a 10 m/s, se le aplica una fuerza vertical hacia abajo de módulo 4t, a los 6 segundos se detiene.
calcular:
El coeficiente de fricción y el trabajo de todas las fuerzas hasta detenerse.

el problema es que no se bien como operar con esa fuerza variable.

Desde ya muchas gracias.

14 Diciembre, 2019, 09:33 pm
Respuesta #1

ingmarov

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Hola

A ver, la fuerza normal es

\( N=mg+4t \)

La fuerza de la fricción es

\( f_k=a_kN=a_k(mg+4t) \)


Creo que podemos usar. \( v_f=v_i+at \)

Así

\( v_f=v_i-at=v_i-\dfrac{f_k}{m}t=v_i-\dfrac{a_k(mg+4t)}{m}t \)

Sustituyendo los datos

\( 0=10-\dfrac{a_k((2)(9.8)+4(4))}{2}(4) \)


Allí solo tenemos una incógnitas a despejar

Mejor revisa, he andado algo distraído (descuidado) últimamente.

Saludos

Creo que tengo un error grande y es que no estoy considerando la variación de la fuerza de fricción respecto al tiempo, ver cómo corrijo. Seguro un compañero nos ayuda



No te confíes, revisa lo que escribo. Yo también me equivoco.
Odio el autocorrector de Android...

14 Diciembre, 2019, 09:38 pm
Respuesta #2

Richard R Richard

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En la horizontal sumas las fuerzas y tienes

\( \displaystyle\sum F_x=-\mu N=ma \)

En la vertical sumas las fuerzas y tienes

\( \displaystyle\sum F_y=F+mg-N=0 \)

luego \( a=-\mu(g+\dfrac Fm) \)

pero sabes que la aceleración es  \( a=\dfrac{\partial v}{\partial t} \)

puedes plantear una ecuación diferencial  igualando

\( a=\dfrac{d v}{d t}=-\mu(g+\dfrac{4t}m) \)

\( dv=-\mu(g+\dfrac{4t}m)dt \)

\( \displaystyle\int_{10m/s}^{0m/s}dv=\int_{0s}^{6s}-\mu(g+\dfrac{4t}m)dt

 \)
resuelves la integral y reemplazas valores

\( -10m/s=-\mu(9.8m/s^2\cdot 6s+\dfrac{2Kgm/s^3\cdot 6^2}{2kg}) \)

despejas el coeficiente y calculas

\( \mu=\dfrac{10}{9.8\cdot 6+\dfrac{2\cdot 6^2}{2}}=0.1054 \)

ingmarov no es correcto como lo has hecho, solo si sacas una aceleración media(si la tasa de cambio de la aceleración es constante, que lo es) durante ese lapso de tiempo y luego calculas con ella,el cambio de velocidad, pero no estoy seguro, nunca cálculo de ese modo.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

15 Diciembre, 2019, 01:14 am
Respuesta #3

delmar

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Hola

Lo hecho por Richard R Richard, es correcto. ingmarov has acertado con el comentario en negrita, la fuerza de rozamiento depende del tiempo y en consecuencia la aceleración es también función del tiempo y en esas circunstancias la ecuación :

\( v_f=v_i+at \)

Creo que tengo un error grande y es que no estoy considerando la variación de la fuerza de fricción respecto al tiempo, ver cómo corrijo. Seguro un compañero nos ayuda


No se puede utilizar, esa ecuación se utiliza con aceleración constante. Un pequeño despiste, comparado
con los que he tenido.

Saludos

15 Diciembre, 2019, 01:30 am
Respuesta #4

ingmarov

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Hola

Lo hecho por Richard R Richard, es correcto. ingmarov has acertado con el comentario en negrita, la fuerza de rozamiento depende del tiempo y en consecuencia la aceleración es también función del tiempo y en esas circunstancias la ecuación :

\( v_f=v_i+at \)

Creo que tengo un error grande y es que no estoy considerando la variación de la fuerza de fricción respecto al tiempo, ver cómo corrijo. Seguro un compañero nos ayuda


No se puede utilizar, esa ecuación se utiliza con aceleración constante. Un pequeño despiste, comparado
con los que he tenido.

Saludos

Sí Delmar, lo supe segundos después de publicar, afortunadamente Richard publicó la respuesta correcta. Ando por la calle de la amargura :( :banghead: :banghead:

Saludos  ;)
No te confíes, revisa lo que escribo. Yo también me equivoco.
Odio el autocorrector de Android...

16 Diciembre, 2019, 03:49 pm
Respuesta #5

Xtimmler

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