Pregunta

5. Un bloque de 1000 N está sobre un plano inclinado de 50 m de longitud y 30 m de altura. Cuyo coeficiente de fricción es igual a 0,3 . ¿Qué fuerza paralela al plano se debe aplicar al bloque para que no descienda? Respuesta. 360N.

Ask by Flynn Edwards. in Ecuador
Mar 21,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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Para que el bloque no descienda, se debe aplicar una fuerza de \(360\, \text{N}\) paralela al plano.

Solución

1. Calcular el ángulo de inclinación del plano. Dado que la altura es 30 m y la longitud es 50 m, se tiene: \[ \sin \theta = \frac{30}{50} = 0.6 \quad \Rightarrow \quad \theta \approx 36.87^\circ \] 2. Determinar la componente del peso a lo largo del plano. El peso del bloque es 1000 N, por lo que la componente paralela es: \[ W_{\parallel} = 1000 \sin \theta = 1000 \times 0.6 = 600\, \text{N} \] 3. Calcular la fuerza normal (\(R\)) sobre el plano. La componente perpendicular del peso es: \[ R = 1000 \cos \theta = 1000 \times 0.8 = 800\, \text{N} \] (recordando que \(\cos \theta \approx 0.8\) debido a \( \sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1\)). 4. Determinar la fuerza de fricción (\(f\)) que se opone al movimiento. Con coeficiente de fricción \(\mu = 0.3\): \[ f = \mu R = 0.3 \times 800 = 240\, \text{N} \] 5. Establecer la condición de equilibrio. Para que el bloque no descienda, la suma de las fuerzas que actúan hacia arriba debe igualar la componente del peso que actúa hacia abajo. Sea \(F\) la fuerza aplicada paralela al plano: \[ F + f = W_{\parallel} \] Por lo tanto: \[ F = W_{\parallel} - f = 600 - 240 = 360\, \text{N} \] La fuerza que se debe aplicar es \(360\, \text{N}\).

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Bonus Knowledge

Para que el bloque no descienda, debemos calcular la fuerza de fricción y la componente de la fuerza gravitacional en la dirección del plano inclinado. La fuerza gravitacional paralela se calcula como \( F_{\text{g, paralelo}} = mg \sin(\theta) \) y la fricción como \( f_{\text{fricción}} = \mu N \). Aquí, \( N \) es la fuerza normal, que se puede determinar usando \( N = mg \cos(\theta) \). Esto te ayuda a entender los conceptos detrás del equilibrio en un plano inclinado. Un error común al resolver este tipo de problemas es no tener en cuenta correctamente la inclinación del plano. Es vital calcular las fuerzas involucradas usando el ángulo de inclinación, ya que una mala interpretación puede generar una cifra incorrecta en la fuerza paralela necesaria para mantener el bloque en equilibrio. Revisar los pasos puede hacer la diferencia entre una respuesta correcta y un simple olvido en la formulación.

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