Fuerza de rozamiento sobre una pelota que asciende al lanzarla hacia arriba (7634)

, por F_y_Q

Una pelota de 200 g es lanzada verticalmente hacia arriba con una velocidad de 15 \ \textstyle{m\over s} . La pelota llega al reposo, en su punto más alto, en 1 s. Durante el movimiento ascendente de la pelota están actuando la fuerza gravitacional y la fuerza de fricción del aire. Con los datos ofrecidos, ¿cuál es la magnitud de la fuerza de fricción del aire?


SOLUCIÓN:

Si haces un esquema de la situación obtienes algo parecido a esta imagen:

La clave del problema está en calcular la aceleración que actúa sobre la pelota mientras asciende:

\cancelto{0}{v_f} = v_0 + a\cdot t\ \to\ \color[RGB]{2,112,20}{\bm{a = \frac{-v_0}{t}}}

Sustituyes los datos del enunciado y calculas:

a = \frac{-15\ \frac{m}{s}}{1\ s} = \color[RGB]{0,112,192}{\bm{-15\ \frac{m}{s^2}}}

La aceleración de la gravedad es 9.8 \ \frac{m}{s^2} por lo que la aceleración debida al rozamiento será la diferencia:

a_R = (15 - 9.8) = \color[RGB]{0,112,192}{\bm{-5.2\ \frac{m}{s^2}}}

La fuerza de rozamiento, aplicando la segunda ley de la dinámica es:

F_R = m\cdot a_R = 0.2\ kg\cdot (-5.2)\ \frac{m}{s^2} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf -1.04\ N}}