El cálculo de hasta qué punto un objeto se deslizará sobre la superficie inclinada
Puede usar la física para calcular hasta qué punto un objeto se deslizará hacia abajo una superficie inclinada, como una rampa. Por ejemplo, digamos que usted y sus amigos están empujando un refrigerador por una rampa en una camioneta en movimiento, cuando de repente su fuerza combinada da hacia fuera y el refrigerador comienza a caer en picado por la rampa de 3.0 metros. Mientras observa con consternación, que aumenta su velocidad. Un coche está aparcado detrás de la rampa, sólo 7,2 metros. Será el refrigerador errante destrozarlo?
Suponiendo que la rampa y el suelo ambos tienen el mismo coeficiente cinético de fricción y que el refrigerador comienza a deslizarse desde la parte superior de la rampa, es necesario calcular en qué medida el refrigerador se deslizará. Se tira rápidamente fuera un lápiz y papel y dibujar una figura que muestra la nevera ya que se desliza por la rampa de 3.0 metros.
Cuando un objeto se desliza hacia abajo, las fuerzas que actúan sobre el mismo son diferentes de las fuerzas utilizadas para empujarlo hasta la rampa (ver la figura). Con la nevera, no hay Fpush fuerza para empujar hacia arriba la rampa. En lugar de ello, el componente del peso del refrigerador que actúa a lo largo de la rampa de tira del refrigerador hacia abajo. Y mientras que la nevera se desliza hacia abajo, la fricción se opone a esa fuerza. También es necesario conocer la coeficiente de fricción cinética,
Para este ejemplo, el coeficiente de fricción cinética es 0.15.
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Entonces, ¿qué fuerza acelera el refrigerador a la baja? El peso que actúa a lo largo de la rampa es
y la fuerza normal es
lo que significa que la fuerza de fricción cinética es
La fuerza neta acelerar el refrigerador por la rampa, Faccmileration, es la diferencia entre el componente del peso del refrigerador a lo largo de la rampa y la fuerza de fricción que se opone que:
Tenga en cuenta que resta FF, la fuerza debida a la fricción, porque esa fuerza siempre actúa para oponerse a la fuerza que causa el objeto se mueva. La conexión de los números que da
La fuerza neta que tira el refrigerador por la rampa es de 360 newtons. Debido a que el refrigerador es de 100 kilogramos, tiene una aceleración de 360 N / 100 kg = 3,6 m / s2, que actúa a lo largo de toda la rampa de 3,0-metros. Se puede calcular la velocidad final de la nevera en la parte inferior de la rampa de esta manera:
La conexión de los números, se obtiene
La velocidad final de la nevera cuando comienza a viajar a lo largo de la calle hacia el coche aparcado es de unos 4,6 metros por segundo.
Ahora es necesario calcular en qué medida el refrigerador se va a ir. Debido a que está viajando por la acera ahora, es necesario tener en cuenta la fuerza debida a la fricción. La gravedad ya no se acelerará el objeto porque la calle es plana. Tarde o temprano, el refrigerador se llega a una parada. Pero lo cerca que va a llegar a un coche que está aparcado en la calle 7,2 metros de distancia? Como de costumbre, el primer cálculo es la fuerza que actúa sobre el objeto. En este caso, a determinar la magnitud de la fuerza debida a la fricción:
Debido a que el refrigerador se está moviendo a lo largo de una superficie horizontal, la fuerza normal, Fnorte, es simplemente el peso del refrigerador, mg, lo que significa que la fuerza de fricción es
La conexión de los datos que da
Una fuerza de 150 newtons actúa para detener el deslizamiento del refrigerador que ahora está aterrorizando al vecindario. Entonces, ¿cómo lejos llegará antes de que se detiene? Si se toma el refrigerador para estar moviéndose horizontalmente en la dirección positiva, porque la fuerza está actuando en la dirección opuesta, su componente horizontal es negativo. Debido a la segunda ley de Newton, la aceleración también es negativo y está dada por
Puede encontrar la distancia a través de la ecuación
La distancia es el refrigerador se desliza
En este caso, desea que la velocidad final, vF, a ser cero, porque hay que saber dónde está el refrigerador se detendrá. Por lo tanto, esta ecuación se descompone en
¡Uf! El refrigerador se desliza sólo 7,1 metros, y el coche es de 7,2 metros. Con la presión, uno ve el programa como sus amigos de pánico se precipitan después del refrigerador, sólo para ver que se detenga justo antes de golpear el coche - al igual que usted esperaba.