Ejercicio: Leyes de Newton, plano inclinado y movimiento acelerado.

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: 

1. La fuerza promedio del viento.
2. El ángulo que debe existir para que la caja reciba la misma fuerza aplicada por el viento.
3. 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

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: 

• https://300mots.blogspot.com/2020/02/leyes-de-newton-inercia-fuerza-accion-y.html
• https://300mots.blogspot.com/2020/01/ejemplo-de-movimiento-rectilineo.html