Trabajo y potencia necesarios para mover una caja por una superficie con rozamiento (6218)

, por F_y_Q

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Calcula el trabajo y la potencia necesarios para que la caja de la imagen, de 3 kg, recorra 6 m en 3 s con velocidad constante, sabiendo que el coeficiente de rozamiento es de 0.6.

P.-S.

Dado que la fuerza que se aplica está formando un ángulo de 20 ^o con la horizontal debes calcular las componentes de la fuerza:

\left F_x = F\cdot cos\ 20 = 40\ N\cdot cos\ 20 = {\color[RGB]{0,112,192}{\bf 37.6\ N}} \atop F_y = F\cdot sen\ 20 = 40\ N\cdot sen\ 20 = {\color[RGB]{0,112,192}{\bf 13.7\ N}} \right \}

Como consecuencia del rozamiento habrá una fuerza de rozamiento. Debes pintar todas las fuerzas del sistema:


La fuerza normal la obtienes si aplicas la segunda ley de la dinámica al eje vertical:

F_y + N = p\ \to\ N = p - F_y = 3\ kg\cdot 9.8\ \frac{m}{s^2} - 13.7\ N = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 15.7\ N}

La fuerza de rozamiento será:

F_R = \mu\cdot N = 0.6\cdot 15.7\ N = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 9.42\ N}

Ahora calculas la resultante de las fuerzas horizontales:

F_T = F_x - F_R = (37.6 - 9.42)\ N = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 28.2\ N}

El trabajo que hay que aplicar es:

W = F_T\cdot d\cdot \cancelto{1}{cos\ 0} = 28.2\ N\cdot 6\ m = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 169\ J}}


La potencia es:

P = \frac{W}{t} = \frac{169\ J}{3\ s} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 56.3\ W}}