Pregunta

7. Sobre un plano inclinado rugoso que forma un ángulo de \( 25^{\circ} \) con la horizontal, se encuentra un cuerpo prismático en reposo que pesa 100 N , sabiendo que el coeficiente de rozamiento cinético es de 0.2 . ¿Qué fuerza paralela al plano es necesario aplicar al cuerpo para desplazarlo hacia artiba? Respuesta. 60,39 N

Ask by Ellis Barker. in Ecuador
Mar 21,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

Para desplazar el cuerpo hacia arriba en el plano inclinado, se necesita una fuerza de \( 60.39\,N \).

Solución

1. Primero, descompondremos el peso \( P = 100\,N \) en dos componentes: - La componente paralela al plano: \[ P_{\parallel} = P\sin(25^{\circ}) \] - La componente normal (perpendicular) al plano: \[ P_{\perp} = P\cos(25^{\circ}) \] 2. La fuerza de rozamiento cinético se calcula como: \[ F_{roz} = \mu \, P_{\perp} = \mu \, P\cos(25^{\circ}) \] donde el coeficiente de rozamiento es \( \mu = 0.2 \). 3. Para desplazar el cuerpo hacia arriba, la fuerza aplicada \( F \) debe vencer a ambas fuerzas (la componente paralela del peso y la fuerza de rozamiento), por lo que: \[ F = P\sin(25^{\circ}) + \mu \, P\cos(25^{\circ}) \] 4. Sustituyendo los valores: \[ F = 100\sin(25^{\circ}) + 100 \times 0.2\cos(25^{\circ}) \] 5. Se calculan los valores numéricos: - \(\sin(25^{\circ}) \approx 0.4226\) - \(\cos(25^{\circ}) \approx 0.9063\) \[ 100\sin(25^{\circ}) \approx 100 \times 0.4226 = 42.26\,N \] \[ 100 \times 0.2\cos(25^{\circ}) \approx 20 \times 0.9063 = 18.13\,N \] 6. Sumando ambas componentes se tiene: \[ F \approx 42.26\,N + 18.13\,N = 60.39\,N \] La fuerza paralela necesaria para desplazar el cuerpo hacia arriba es de \( 60.39\,N \).

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Beyond the Answer

Para entender mejor cómo funciona el plano inclinado, piensa en la lucha constante entre la gravedad y la fricción. En este caso, la fuerza de gravedad se descompone en componentes: una que intenta hacer que el cuerpo baje (el componente paralelo al plano) y otra que lo empuja hacia adentro (el componente perpendicular). Al aplicar la fórmula adecuada, puedes calcular la fuerza necesaria para mover el cuerpo hacia arriba a través de la fricción. Ahora bien, un error común al calcular fuerzas en un plano inclinado es no tener en cuenta el coeficiente de fricción correctamente. Es esencial recordar que, al mover un objeto en una dirección opuesta a la gravedad, se debe considerar tanto el peso del objeto como el rozamiento en el cálculo de la fuerza neta necesaria. ¡No olvides incluir todas las fuerzas que actúan sobre tu cuerpo!

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