Autor Tema: Longitud de plano inclinado

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23 Agosto, 2017, 11:23 pm
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ferbad

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hola amigos podrían ayudarme con el siguiente ejercicio muchas gracias

Un cuerpo de  1000 N sube por un plano inclinado hasta una altura de 3m. La fuerza necesaria es de 250N. ¿ Cuál es la longitud del plano?

Yo se que se debe usar la formula

F. L = W. h      fuerza por longitud del plano es igual a peso por altura

Pero me cuesta mucho entender como puedo resolver este problema sin usar esa fórmula,  de manera directa porque no comprendo de donde surge



23 Agosto, 2017, 11:41 pm
Respuesta #1

ferbad

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Puedo resolverlo de esta manera

Sumatoria fuerzas en el eje X=0

\(
   
   250 = 1000 * sen x =>
   
    x=  sen^-1  (0,25) =>
   
    x= 14° 28' 39,04''
 \)

Vuelvo a aplicar seno para calcular la longitud del plano sabiendo la altura y el ángulo

\(

sen 14° 28' 39,04'' =  \displaystyle\frac{L}{3} = >  L = \displaystyle\frac{3}{sen 14° 28' 39,04'' }  => 12 m

 \)

24 Agosto, 2017, 02:57 am
Respuesta #2

delmar

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Hola

Puedo resolverlo de esta manera

Sumatoria fuerzas en el eje X=0

\(
   
   250 = 1000 * sen x =>
   
    x=  sen^-1  (0,25) =>
   
    x= 14° 28' 39,04''
 \)

Vuelvo a aplicar seno para calcular la longitud del plano sabiendo la altura y el ángulo

\(

sen 14° 28' 39,04'' =  \displaystyle\frac{L}{3} = >  L = \displaystyle\frac{3}{sen 14° 28' 39,04'' }  => 12 m

 \)


La solución es cierta, solamente hay un error de escritura, mas no conceptual, en la parte marcada con rojo. La primera expresión es : \( sen 14° 28' 39,04'' =  \displaystyle\frac{3}{L} \)

Respecto a la fórmula \( FL=Wh \) es consecuencia, de la relación entre trabajo y energía. Matemáticamente : \( T_{ext}=\Delta \ Ec \)

Donde:

 \( T_{ext} \) es el trabajo de las fuerzas exteriores al cuerpo.

 \( \Delta \ Ec \) es la variación de la energía cinética del cuerpo.

En este caso se esta suponiendo que las únicas fuerzas externas que actúan son el peso,  la reacción normal del plano inclinado y la fuerza para la ascensión F=250 . Ojo se supone liso al plano inclinado, que no hay rozamiento.

Por el enunciado del problema el término fuerza necesaria se deduce que el cuerpo lo sube a velocidad constante, es decir su energía cinética no varía, otra forma de entender al problema es considerar que el cuerpo lo sube en forma cuasiestática, en ambos casos la energía cinética no varía.

En esas condiciones se llega a la fórmula \( FL=Wh \), donde W es el peso del cuerpo.

Saludos

24 Agosto, 2017, 04:01 am
Respuesta #3

ferbad

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Muchísimas gracias delmar. Te pido un inmenso favor tu podrías escribirme la demostración para llegar de la ecuación de energía  a la formula
F. L = W. h si no es mucha molestia

24 Agosto, 2017, 04:36 am
Respuesta #4

delmar

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Muy bien, partiendo de la relación entre trabajo y energía : \( T_{ext}=\Delta \ Ec\Rightarrow{T_N+T_F+T_W=Ec_f-Ec_i} \) Ec. Principal

Donde :
\( T_N=0 \) es el trabajo de la reacción normal, es cero por que esta fuerza es normal a trayectoria en todo punto.
\( T_F=FL \) es el trabajo de la fuerza F.

\( T_W=-\Delta Epg \) es el trabajo del peso.Por ser el peso una fuerza conservativa, el trabajo que realiza es el inverso aditivo de la variación de  la energía potencial gravitatoria \( Epg(y)=mgy \) donde y es la altura del cuerpo respecto a una referencia, por ejemplo el suelo. En este caso \( \Delta Epg=Wh \). En consecuencia \( T_W=-Wh \)

Considerando que la energía cinética no cambia se tiene en la ecuación principal :

\( 0+FL-Wh=0-0\Rightarrow{FL=Wh} \)

Saludos

24 Agosto, 2017, 05:00 am
Respuesta #5

ferbad

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