Question

El día 15 de enero de 2014 se realiza una inspección a la estación antigua y desolada de ferrocarril, encontrando en el interior una superficie plana y horizontal, que no presenta fricción. Uno de los elementos encontrados en esa superficie, es un cubo de madera, al cual se le toman los datos de posición y su masa de 0,007 kg.

Se realiza una inspección posterior al lugar, el día 15 de enero de 2018 y se encuentra que el cubo de madera está a 8,00 cm de la posición marcada en la primera visita. A partir de la anterior información:

A. Presente el diagrama de cuerpo libre de las fuerzas que actúan sobre la caja.
B. Aplique y presente el método newtoniano para determinar el valor de la fuerza promedio en Newton presentó el viento durante el tiempo transcurrido entre las visitas
C. Aplique y presente el método newtoniano para determinar el valor de la inclinación que debería tener la superficie para que se produzca la misma fuerza sobre el cubo.
D. Presente la temática y/conceptos relacionados con el desarrollo del ejercicio.

Answer 1

Estudiando el cubo de madera que se encuentra en la antigua y desolada estación de ferrocarril nos queda:

• Adjunto el diagrama de cuerpo libre.
• La fuerza promedio del viento fue de F = 7x10⁻²⁰ N.
• El ángulo para que la caja reciba la misma fuerza sería 4.09x10⁻¹⁹ grados.
• En este caso se aplicaron las leyes de Newton, sobre todo la segunda ley de Newton relacionada sobre la fuerza.

Explicación:

A) Adjunto vemos el diagrama de cuerpo libre.

B) Inicialmente lo que haremos será buscar la aceleración:

d = a·t²/2

Veamos que el tiempo fue de 4 años que son 1.26x10⁸ segundos, entonces:

0.08 m = a·(1.26x10⁸ s)²/2

a = 1x10⁻¹⁷ m/s²

Aplicamos segunda ley de Newton:

F = m·a

F = (0.007 kg)·(1x10⁻¹⁷ m/s²)

F = 7x10⁻²⁰ N; siendo esta la fuerza promedio

C) En este caso aplicamos teoría de plano inclinado, tal que:

m·g·sen(x) = m·a

g·sen(x) = a

sen(x) = a/g

x = arcosen( 7x10⁻²⁰ N/ 9.8 m/s²)

x = 4.09x10⁻¹⁹ grados; es decir: el ángulo debe tender a ser nulo.

D) En este caso se aplicaron las leyes de Newton, sobre todo la segunda ley de Newton relacionada sobre la fuerza.

NOTA: recordemos que el enunciado indica que NO hay fricción.