Tenemos el siguiente problema:
- 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 0,008 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.
Debemos calcular:
- La fuerza promedio del viento.
- El ángulo que debe existir para que la caja reciba la misma fuerza aplicada por el viento.
- Las leyes y teorías aplicas.
Resolución:
1) Como debemos buscar la fuerza lo primero que haremos será buscar la aceleración de la caja en el periodo de los cuatro años:
d = a·t²/2
Donde:
- d = distancia
- a = aceleración
- t = tiempo
Veamos que el tiempo fue de 4 años que son 1.26x10⁸ segundos, entonces:
0.08 m = a·(1.26x10⁸ s)²/2
2·(0.08m) = a·(1.26x10⁸ s)²
2·(0.08 m)/(1.26x10⁸ s)² = a
2·(0.08m) = a·(1.26x10⁸ s)²
2·(0.08 m)/(1.26x10⁸ s)² = a
a = 1.00x10⁻¹⁷ m/s² ; siendo esta la aceleración del bloque
Aplicamos segunda ley de Newton para encontrar la fuerza promedio:
F = m·a
Donde:
- F = fuerza
- m = masa
- a = aceleración
Entonces:
F = (0.008 kg)·(1.00x10⁻¹⁷ m/s²)
F = 8.00x10⁻²⁰ N
Por ende, la fuerza promedio realizada por el viento fue de 8.00x10⁻²⁰ N.
2) Como debemos buscar el ángulo para que la caja sienta la misma fuerza que la del viento entonces lo que haremos será realiza una sumatoria de fuerza:
Px = F
m·g·sen(x) = m·a
g·sen(x) = a
sen(x) = a/g
x = arcosen( 1.00x10⁻¹⁷ m/s²/ 9.8 m/s²)
x = 5.84x10⁻¹⁷ grados
Entonces, el ángulo que debería tener un plano inclinado es de 5.84x10⁻¹⁷ grados; es decir, el mismo debe aproximarse a cero.
3) Las leyes y teorías aplicadas fueron:
- Movimiento acelerado.
- Segunda ley de Newton.
- Movimiento sobre un plano inclinado.
- Aplicación de diagrama de cuerpo libre.
Si quiere aprende más sobre estas leyes te dejo los siguientes enlaces:
