Calculando lo lejos un objeto se deslizará hacia abajo una superficie inclinada
Puede usar la física para calcular qué tan lejos un objeto se deslizará hacia abajo una superficie inclinada, como una rampa. Por ejemplo, digamos que usted y sus amigos están empujando un refrigerador por una rampa en un camión de mudanzas, cuando de repente su fuerza combinada da y el refrigerador comienza a caer en picado hacia abajo de la rampa de 3.0 metros. Al observar con consternación, que se acelera. Un coche está aparcado detrás de la rampa, a sólo 7,2 metros. ¿Será el refrigerador errante destrozarlo?
Suponiendo que la rampa y el suelo ambos tienen el mismo coeficiente cinético de fricción y que el refrigerador comienza a deslizarse desde la parte superior de la rampa, debe calcular hasta qué punto el refrigerador se deslizará. Usted tira rápidamente un lápiz y papel y dibuja una figura que muestra el refrigerador ya que se desliza por la rampa de 3.0 metros.
Cuando un objeto se desliza hacia abajo, las fuerzas que actúan sobre el mismo son diferentes de las fuerzas utilizadas para empujarlo por la rampa (ver la figura). Con la nevera, no hay Fpush fuerza para empujarlo por la rampa. En lugar de ello, el componente del peso del refrigerador actúa a lo largo de la rampa tira del refrigerador hacia abajo. Y mientras que la nevera se desliza hacia abajo, la fricción se opone a esa fuerza. También es necesario conocer la coeficiente de fricción cinética,
Para este ejemplo, el coeficiente de fricción cinética es 0.15.
Entonces, ¿qué fuerza acelera el refrigerador a la baja? El peso que actúa a lo largo de la rampa es
y la fuerza normal es
lo que significa que la fuerza de fricción cinética es
La fuerza neta aceleración de la nevera por la rampa, Facceleration, es la diferencia entre el componente del peso del refrigerador a lo largo de la rampa y la fuerza de fricción que se opone:
Tenga en cuenta que resta FF, la fuerza debido a la fricción, debido a que la fuerza actúa siempre para oponerse a la fuerza haciendo que el objeto se mueva. La conexión de los números que da
La fuerza neta que tira el refrigerador por la rampa es de 360 newtons. Debido a que el refrigerador es de 100 kilogramos, tiene una aceleración de 360 N / 100 kg = 3,6 m / s2, que actúa a lo largo de toda la rampa de 3,0-metros. Se puede calcular la velocidad final de la nevera en la parte inferior de la rampa de esta manera:
La conexión de los números, se obtiene
La velocidad final de la nevera cuando comienza a viajar a lo largo de la calle hacia el coche aparcado es de unos 4,6 metros por segundo.
Ahora es necesario calcular en qué medida el refrigerador se va a ir. Debido a que está viajando por la acera ahora, es necesario tener en cuenta la fuerza debida a la fricción. Gravedad dejará de acelerar el objeto porque la calle es plana. Tarde o temprano, el refrigerador se llega a una parada. Pero lo cerca va a venir a un coche que aparcó en la calle 7,2 metros de distancia? Como de costumbre, el primero de cálculo es la fuerza que actúa sobre el objeto. En este caso, a determinar la magnitud de la fuerza debido a la fricción:
Debido a que el refrigerador se está moviendo a lo largo de una superficie horizontal, la fuerza normal, FN, es simplemente el peso del refrigerador, mg, lo que significa que la fuerza de fricción es
La conexión de los datos que da
Una fuerza de 150 newtons actúa para detener el refrigerador deslizante que ahora está aterrorizando a la vecindad. Entonces, ¿Hasta dónde va a viajar antes de que se detiene? Si se toma el refrigerador para estar moviéndose horizontalmente en la dirección positiva, entonces porque la fuerza está actuando en la dirección opuesta, su componente horizontal es negativa. Debido a la segunda ley de Newton, la aceleración también es negativo y está dada por
Puede encontrar la distancia a través de la ecuación
La distancia que el refrigerador se desliza es
En este caso, desea que la velocidad final, vF, a ser cero, porque hay que saber dónde está el frigorífico se detendrá. Por lo tanto, esta ecuación se descompone para
¡Menos mal! El refrigerador se desliza sólo 7,1 metros, y el coche es de 7,2 metros. Con la presión, usted mira el espectáculo como tus amigos de pánico se precipitan después del refrigerador, sólo para ver que se detenga justo antes de golpear el coche - al igual que usted esperaba.
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