Question

Un niño de 18 kg se desliza por una resbaladilla de 3 metros de longitud, inclinada 30° (grados) llegando a la parte inferior de la resbaladilla con una velocidad de 1.9 metros/segundo ¿Que cantidad de energía se convierte en calor debido a la fuerza de rozamiento y Cuál es la magnitud de esta fuerza?

Answer 1

Para calcular la fuerza de rozamiento, debemos utilizar el diagrama de cuerpo libre:

∑Fx: m*g*sen(30°) - Froce = m*a

Para calcular la aceleración a, debemos usar la ecuación de movimiento rectilíneo uniformemente variado:

vf^2 = vi^2 + 2*a*x ; vi = 0 m/s (porque parte del reposo)

Despejando la aceleración a:

a = vf^2 / 2*x

a = (1,9 m/s)^2 / (2 * 3 m)

a = 0,6 m/s^2

Obtenida la aceleración, calculamos la fuerza de roce:

Froce = (m)*(g)*sen(30°) - m*a

Froce = (18 kg)*(9,8 m/s^2)*sen(30°) - (18 kg)*(0,6 m/s^2)

Froce = 77,4 N ; Módulo de la fuerza de roce 

Para calcular la cantidad de energía que se convierte en calor de la fuerza de roce, calculamos el trabajo:

Wroce = Froce * d * cos(α) ;   ∡ = 180° (entre vector Froce y vector desplazamiento)

Wroce = (77,4 N) * (3 m) * (-1)

Wroce = - 232,2 J ; trabajo de la fuerza de roce 

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