Question

Una persona jala horizontalmente del bloque B de la figura , haciendo que ambos bloques se muevan juntos como una unidad. Mientras este sistema se mueve, elabore un cuidadoso diagrama de cuerpo libre, rotulado, del bloque A, si a) la mesa no tiene fricción; y si b) hay fricción entre el bloque B y la mesa, y la fuerza sobre el bloque B es igual a la fuerza de fricción sobre el debido a la mesa

Answer 1

Un diagrama de cuerpo libre es una representación gráfica utilizada a menudo por físicos e ingenieros para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre. El diagrama de cuerpo libre es un elemental caso particular de un diagrama de fuerzas.

Ver diagramas de cuerpo libre en las figuras adjuntas:

El primer diagrama es del caso a), donde no hay fricción entre la mesa y el bloque B.

El segundo diagrama es el caso b), donde si hay fricción y la misma es igual a la fuerza aplicada.

Answer 2

No puedo hacer gráficamente un diagrama de cuerpo libre, pero seré lo más específico posible.

Explicación:

Diagrama del cuerpo libre sobre A:

a) La caja A tiene 4 fuerzas actuando sobre ella: 1) $\vec{F}_{N-A}$ que representa la fuerza normal de la superficie de la caja B sobre A, 2) $\vec{F}_{g-A}$ es la fuerza de gravedad (osea, peso) sobre la caja A, 3) $\vec{F}_{f-A}$ es la fuerza de fricción de la superficie de B sobre A y 4) $\sum (- \vec{F}_{B})$ es la fuerza neta que mueve a la caja B. Sin embargo, si aplicamos la segunda ley de Newton sobre la caja B, vemos que la caja se mueve con una fuerza neta de igual magnitud que la fuerza de jalón ($\vec{F}_{jalón}$), por lo tanto $\sum F_{B} = F_{jalón}$ .

Ahora bien, lo que faltaría es definir la dirección de cada fuerza sobre el diagrama: $\vec{F}_{N-A}$ está en la dirección vertical hacia arriba (+y) del diagrama, $\vec{F}_{g-A}$ tiene dirección vertical hacia abajo (-y), $\vec{F}_{f-A}$ está ubicado en la dirección hacia la derecha (+x) y $\sum (- \vec{F}_{B}) = - \vec{F}_{jalón}$ está en la dirección izquierda (-x).

b) Entiendo que si la fuerza de jalón es igual al de la fricción de la mesa sobre la caja B ($\vec{F}_{f-B}$), entonces $\sum \vec{F}_{B} = 0$, por lo que se mantiene en movimiento con velocidad constante. En este caso, el diagrama es casi igual que en el caso a), pero en la dirección izquierda (-x) del diagrama A está el vector nulo, es decir, no hay vector y en la dirección derecha (+x) tampoco hay vector asociado, ya que no hay una fuerza aplicada a la caja A. La fuerza normal de A y peso se mantienen en la misma dirección en el diagrama de cuerpo libre de la caja A explicado en la parte a).