Un empleado empuja una caja de madera de 35Kg a rapidez constante a lo largo de 12m de un piso de madera hace un trabajo de 350J aplicando una fuerza horizontal constante de magnitud F sobre la caja.
a. Determine el valor de F.
b. Si ahora el empleado aplica una fuerza más grande que F, describa el movimiento subsecuente de la caja.
c. Describa qué pasaría a la caja si la fuerza aplicada es menor que F.
Respuestas a la pregunta
Sabiendo que el empleado empuja una caja de madera a rapidez constante, a lo largo de 12 m y realiza un trabajo de 350 J, tenemos que la fuerza horizontal que se está aplicando es igual a 29.167 N.
A continuación se explican los distintos casos asociados con la fuerza F.
¿Cómo se calcula el trabajo?
El trabajo se puede calcular con la siguiente ecuación:
W = F·d·cos(α)
Donde:
- W = trabajo
- F = fuerza
- d = distancia
- α = ángulo entre el vector desplazamiento y el vector fuerza
Resolución del problema
- Cálculo del valor de F
Para esto se utiliza la ecuación de trabajo, tal que:
W = F·d·cos(α)
350 J = F·(12 m)·cos(0º)
F = 29.167 N
Por tanto, el valor de la fuerza F es de 29.167 N.
- ¿Qué ocurre si se aplica una fuerza más grande que F?
Sabemos que con la fuerza F la caja se mueve con rapidez constante, es decir, la fuerza resultante sobre el cuerpo es nula. Si se aplica una fuerza más grande que F, entonces la caja desarrollará un movimiento acelerado.
Es decir, el cuerpo se moverá con una aceleración constante distinta de cero.
- ¿Qué ocurre si se aplica una fuerza menor que F?
- Si la caja está en reposo, al aplicar una fuerza menor que F, no será posible mover la caja.
- Si la caja está en movimiento, al aplicar una fuerza menor que F, la caja se comenzará a detener por la presencia de una desaceleración.
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