Question

Si el bloque hecho de madera de la figura siguiente se
hala, logrará superar la fricción estática y se deslizará
rápidamente ascendiendo por el plano. ¿Qué empuje P,
dirigido hacia la parte superior del plano inclinado, permitirá
que el movimiento ascendente del sea con rapidez constante?
¿cual es la tencion si la fuerza sinetica es de 0.15, el peso es de 75 y el angulo es de 56?

Answer 1

Bloque en un plano inclinado

Primero siempre es de utilidad que en ejercicios de física proporciones una imagen que ayude al lector entender tu ejercicio. Mantenlo presente :)

Sin embargo en este caso puedo inferior de que va tu problema.

Suponiendo que en los dos casos es un bloque en un plano inclinado y que este esta atado a una cuerda, como lo planteo en la imagen. Las fuerzas que actúan son La tensión (para el primer caso esta tensión de no haber una cuerda puede ser por ejemplo una persona que lo empuja la dirección como lo dibujo seria la misma, en la formula se reemplaza T por una F), la fuerza normal que ejerce el plano sobre el bloque, la fuerza de fricción cinética y el peso.

Con el sistema de coordenada de la figura, la distribución de las fuerzas según su componente quedan:

F_{x}=T-F_{c}-mgsen(\alpha   )=ma     (1)

F_{y} = N-mgcos(\alpha )=0    (2)

Donde

T es la tensión

Fc es la fuerza de fricción cinética

m es la masa

g es la gravedad

N es la fuerza normal

\alpha es el angulo de inclinación del plano

a es la aceleración

Ok, recuerda que estas en un plano inclinado, y de las fuerza que dibujo en el diagrama la única con inclinación respecto a las coordenadas establecidas es  el peso y a este vector lo descomponemos según este angulo.

Lo otro a considerar es que: existe una fuerza de ficción cinética que se opone al movimiento relativo entre dos superficies. Su valor resulta proporcional a la fuerza normal.

Ojo: no confundir términos! recuerda que no es lo mismo decir fuerza de fricción cinética que fuerza cinética, o decir fuerza cinética que fricción cinética (diminutivo usualmente usado para coeficiente de fricción cinética). Así como No es lo mismo decir peso (que es igual m*g se mide en Newton) que decir masa que se mide en kilogramos.

En la física el como usas las palabras es muy importante para entender el problema planteado. :)

Para la primera pregunta.

Acá se usa la formula (1) despejando T (si hay una cuerda) o F (si en tu ejercicio no hay una cuerda sino algo o alguien empujando) en mi caso planteado hay una cuerda. Entonce para que la rapidez o velocidad sea constante esto implica que la aceleración es cero por lo tanto la formula (1) se iguala a cero y allí despejo T y obtengo mi respuesta (que para ser respondida hace falta mas datos).

T=mgsen(\alpha )+F_{c}

Si por ejemplo el bloque se mueve en un piso liso Fc=0 ya que no hay coeficiente de fricción.

Para la segunda pregunta

Ya tiene la formula para hallar T (fue la respuesta de la primera pregunta) y ademas tienes todos los datos. Solo reemplaza los datos y listo.

Voy asumir que tus datos son:

coeficiente de fricción (denotado usualmente con μ) cinetica igual a 0.15

masa igual a 75 kg

y alfa igual a 56° (angulo de inclinación)

Para hallar Fc, se sabe que es igual a N*μ, de la formula (2) puedo hallar N:

N=m*g*cos(\alpha )=(75kg)*(9.8m/s^{2})*cos(56°)=411 N

Entonces Fc es

Fc= N*μ=411N*0.15=61.6 N

Por lo tanto T es

T=mgsen(\alpha )+F_{c}=75kg*9.8m/s^{2}*sen(56°)+61.6N=670.9 N.

Ahora veremos como queda la expresión si usamos tus términos

Fuerza cinética Fc igual 0.15

peso igual a 75N

alfa igual a 56

T=75N*sen(56) +0.15  

(Esto no se puede resolver físicamente pues el peso esta relacionado con el angulo, no se calcula por separado, como lo puedes ver en la distribución de las componentes de cada fuerza)

Así que recuerda tener cuidado con los términos y te aseguro que te ira bien con física. :D