¿Hola, mi profesor de Física nos dejo 10 problemas de la segunda ley de Newton, pero no le encuentro a este?
Un automóvil de 2500 lb se desplaza a 55 mi/h ¿Qué fuerza resultante se requiere para detenerlo en 200 ft en un terreno nivelado? ¿Cuál deberá ser el coeficiente de fricción cinética?
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Luis:
La fuerza deberá ser:
F = m a
done la aceleración es la de frenado (una desaceleración). Al dar negativa significará que la fuerza se opone al movimiento del auto.
Cuando se tiene la velocidad inicial (Vi = 55 mi/h), la final (Vf = 0) y la distancia de frenado (200 ft), se cumple:
Vf ² = Vi² + 2 a d
donde d es el desplazamiento, y en este caso es la distancia de frenado.
Entonces:
a = (Vf² - Vi²) / (2 d)
Vi = 55 mi/h = 55 mi x 5280 ft/mi / 3600s = 80,67 ft/s
(1 mi = 5280 ft = 1609,344 m)
Luego:
a = (0 - 80,33²) ft²/s² / (2 x 200 ft) = -16,27 ft/s²
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Equivalentes a: a = -16,27 ft/s² x 0,3048 m/ft = -4,96 m/s²
Fuerza en libras-fuerza:
F = m a = 2500 lb (-16.27 ft/s²) / (32.417 lb ft/s² / lbf)
F = -1264 lbf
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(de nuevo: el signo '-' indica que se opone en sentido al movimiento)
Fuerza en N:
m = 2500 lb x 0,4536 kg/lb = 1134 kg
F = 1134 kg (-4,96 m/s²) = 5622,8 N
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Coeficiente de fricción cinética:
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Esto indica que el auto se desliza sobre el terreno con ruedas bloqueadas, salvo que se refiera al freno sobre el disco.
F = µ N = µ m g = m a
De os últimos dos miembros:
µ = a/g = 4,96 m/s² / 9,8 m/s² = 0,51
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(se toma "a" positiva, porque en realidad F = - µ N = - µ m g, y eso le cambia el signo)
Saludos!
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F = M * a
2500 lb * 0.4536 = 1.134 kg
55 millas / h *1.609,344 metros / 3600 = 24,5872 m / s
200 ft * 0,3048 = 60,96 m
t = Espacio / Velocidad
t = 60,96 m / 24,5872 m / s = 2,4793 s
V = a * t
24,5872 = a * 2,4793
a = 24,5872 / 2,4793 = 9,9169 m / s^2
F = 1.134 kg * 9,9169 m / s^2 = 11.245,7646 kg * m / s^2
N = kg * m / s^2
F = 11.245,7646 N