Hacer frente a la fuerza neta
Hay a menudo más de una fuerza involucrada cuando se está arrastrando una masa sobre una distancia. Basta pensar en las fuerzas de la fricción y la gravedad de un objeto sobre un plano inclinado. Por ejemplo, echar un vistazo a la figura, donde un sofá está siendo arrastrado por una pendiente. Si va a aplicar la fuerza F
, cuánto trabajo se realiza como el sofá es arrastrado por la pendiente?
Mira las fuerzas involucradas en este escenario: Ahí está la fuerza que aplica (el tirón), la fuerza debido a la fricción que resiste el tirón, y la fuerza de la gravedad que también resiste el tirón. Si bien todas estas fuerzas funcionan en el sofá, ya que está siendo tirado por la pendiente, el trabajo neto realizado sobre el sofá es el producto de la componente de la red fuerza paralela al desplazamiento del sofá multiplicado por que el desplazamiento. En esta situación, la fuerza neta y el desplazamiento están en la misma dirección, por lo que este se simplifica a la fuerza neta justo multiplicada por el desplazamiento.
En otras palabras, es posible que hagas 100 J de trabajo sobre la fricción couch-, que se opone, puede hacerlo -50 J (el trabajo es negativo porque la fuerza aquí es opuesta a la dirección recorrida) - y la fuerza de la gravedad puede hacer -30 J. Eso significa que un trabajo neto de 20 J se realizó en el sofá por todas las fuerzas (100 - 50 = 20 -30 J).
Ejemplo de pregunta
Supongamos que el sofá que está arrastrando tiene una masa de 75,0 kg, y el ángulo de la rampa es 24.0 grados. Si el coeficiente de fricción cinética es 0,170 y usted está tirando el sofá 2.00 m con una fuerza de 800,0 N, la cantidad de trabajo que se está haciendo por la fuerza neta en el sofá?
La respuesta correcta es 774 J.
Identificar las fuerzas en el sofá. Estás tirando con una fuerza F en la dirección de la rampa, por lo que el componente de su fuerza en la dirección de desplazamiento es exactamente 800 N.
Mira la componente de la fuerza debida a la gravedad hacia abajo a lo largo de la dirección de la inclinación.
La cifra indica que esta fuerza es
(Usted puede verificar esto al señalar que Fg va a mg como theta va a 90 grados y 0 como theta va a 0 grados).
Calcular la fuerza debida a la fricción. Eso es
dónde Fn es la fuerza normal. La fuerza normal en este escenario es
por lo que hace la fuerza debida a la fricción
Calcular la fuerza neta (hacia arriba a lo largo del plano inclinado):
Tenga en cuenta que las fuerzas debidas a la fricción y la gravedad son negativos porque se oponen a la dirección de desplazamiento.
Debido a que todas las fuerzas actúan a lo largo de la dirección de desplazamiento, el trabajo neto, W, es igual a
Conecte los números:
Preguntas de práctica
Estás tirando de una cómoda, la aplicación de una fuerza de 600.0 N paralela a la pendiente. El ángulo de la pendiente es 40,0 grados. El pecho tiene una masa de 40,0 kg, y hay un coeficiente de fricción cinética de 0.120.
¿Cuánto trabajo neto haces en tirar la cómoda 10,0 m hasta el plano inclinado?
Usted está aplicando una fuerza de 800.0 N al suelo a medida que avanza hasta una pista de esquí en su nuevo esquíes- esta fuerza se aplica en paralelo a la pendiente (cuesta abajo).
Por lo tanto, el suelo está necesariamente le empuja con una fuerza igual de 800,0 N en la dirección opuesta (hacia arriba). Si la pendiente es 22.0 grados, el coeficiente de fricción cinética es 0.050, y tiene una masa de 80,0 kg, es la cantidad de trabajo que hace el suelo empujando hacia arriba que cuesta 500,0 m? ¿Cuánto trabajo netos que se hace?
A continuación se presentan las respuestas a las preguntas de la práctica:
3120 J
Encuentra las fuerzas sobre la cómoda. Estás tirando con una fuerza F en la dirección de la rampa, por lo que el componente de su fuerza en la dirección de desplazamiento es 600,0 N.
Encontrar la fuerza debida a la gravedad a lo largo de la dirección de la rampa. Tenga en cuenta que esta fuerza se va por la rampa.
Encontrar la fuerza debida a la fricción. Eso es
dónde Fn es la fuerza normal. La fuerza normal aquí es
por lo que hace la fuerza debida a la fricción
Calcular la fuerza neta:
Tenga en cuenta que la fuerza debida a la fricción y la gravedad son negativos porque se oponen a la dirección de desplazamiento.
5.El trabajo neto realizado es la fuerza total en la dirección de los tiempos de viaje de la distancia recorrida. Debido a que todas las fuerzas actúan a lo largo de la dirección de desplazamiento, el trabajo neto, W, es
Conecte los números:
La planta hace 4,00 x 105 J de trabajo. El trabajo en red es 2,35 x 105 J.
El terreno en el que está empujando hacia arriba la pendiente con una fuerza de 800.0 N- esta fuerza va en la dirección de la pendiente.
La fuerza debida a la gravedad paralela a la inclinación es
Esta fuerza está bajando la pendiente.
La fuerza debida a la fricción es
dónde Fn es la fuerza normal. La fuerza normal aquí es
por lo que hace la fuerza debida a la fricción:
Calcular la fuerza neta:
El trabajo neto realizado es la fuerza total en la dirección de los tiempos de viaje de la distancia recorrida. Debido a que todas las fuerzas actúan a lo largo de la dirección de desplazamiento, el trabajo neto, Wred, es
Conecte los números para encontrar el trabajo neto:
El trabajo realizado por el suelo empujando en usted es (800,0) (500,0) = 4.000 x 105 J.
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