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NOMESALEN
PROBLEMASRESUELTOSDEFÍSICADELCBC
(Leyesdeconservación,impulso,cantidaddemovimiento,choque)
3.7Unbalade20gchocayseincrustacontraunbloquede180gqueestá
sujetoalextremodeunabarrademasadespreciable,de20cmdelongitud,
quepuedegirarlibrementeenunplanohorizontal.
Despreciandorozamientos,ysabiendoquela
barraresisteunafuerzamáximade400Nsin
romperse,determinarlamáximavelocidadcon
quepuedellegarachocarlabala.
Megustaríaquehagasunesfuerzoporentendereldispositivo.Dejamequevuelvaa
describirlo:tenésunpequeñoejeverticalclavadoenunamesahorizontal.Entornoal
ejegiraunabarraqueensuextremotieneunbloque(supongamosdemadera).
¿Vamosbien?Bueno,cuantomásrápidogirelabarra(consubloqueenelextremo)
másfuertetienequeserlabarra,¿estamosdeacuerdo?
Entonces,silafuerzaquehacelabarravienelimitada(elfabricantenosehace
responsablesileexigenhaceralabarrafuerzasmayoresque...400N),entoncesla
velocidadconquegiretambiénestarálimitada,poresafuerzalímite.
Comolavelocidaddelbloque(ylabarra)vaaserlaque"contagie"labala...entonces,
enúltimainstancialaquetieneunavelocidadlimitadaeslabala.Bien,esoesloquete
preguntaelenunciado.
Bueno,arranquemosconlasolucióndelejercicio.Vamosenelmismoordenenque
describimoselsistema,¿dale?LafuerzaFeslaqueindicaelenunciado,ysibiennoes
laúnicaqueactúa,lasotras(pesoyfuerzaquelabarrahacehaciaarriba)seanulan
entresí.EntoncesNewtondice:
F=(m+M)a
c
DondemeslamasadelabalayMlamasadelbloque.Quegiranjuntassobrelamesa
porquelabalayaestáincrustadaenelbloque.Laaceleraciónesdetipocentrípeta.La
voyareemplazarporunaexpresiónequivalentequecontengaelementosdelejercicio:
F=(m+M)v
d
²/R
Dondev
d
²eslavelocidaddelconjuntodespuésdequeelbloquechocóconlabalayse
ponenagirarjuntos.Reselradiodegiroquetambiénesellargodelabarra.Deesa
expresiónpodemosdespejaryconocerlavelocidadmáximaconlaquepuedegirarel
conjunto.
F.R/(m+M)=v
d
²
v
d
²=400N.0,2m/0,2kg
v
d
=20m/s
Supongoquetequedanclarodoscosas:laprimera,sinimportancia,esqueesa
velocidadqueacabamosdeencontraresconstanteenmódulo(esciertoqueseirá
deteniendoporelrozamientoprincipalmenteeneleje,peroloqueanosotrosnos
interesasonsólolasprimerasvueltas).Segundo,queesavelocidadesjustamentela
velocidadconlaquesaledespedidoelconjuntobloqueybaladespuésdehaber
chocadolabalacontraelbloque.
Vamosalchoque:
mv
ma
+Mv
Ma
=mv
md
+Mv
Md
Elsubíndiceaindicaantesdechocar,yelsubíndiced,despuésdechocar.Lavelocidad
delbloqueantesdechocarescero.Ylasvelocidadesdeambosdespuésdechocares
lamisma,yaquequedanunidos(labalaincrustadadentrodelbloque).
mv
ma
=(m+M)v
d
Deahídespejamoslavelocidaddelabalaantesdechocar,queeslaúnicaincógnita.
v
ma
=(m+M)v
d
/m
v
ma
=0,2kg.20m/s/0,02kg
v
ma
=200m/s
DISCUSION:Erafácil,¿viste?Meparecequelaclaveestabaenentendereldispositivo.
DESAFIO:¿Cuántaenergíasepierdeenelchoque?
Algunosderechosreservados.Estematerialdidácticoesperniciososegúnla
declaraciónconjuntadelComitéInternacionaldeFísicosConstructivistasyla
AsociaciónCooperadoradelClubBocaJuniors.Sepermitesureproduccióncitandola
fuente.Últimaactualizaciónjul10.BuenosAires,Argentina.
TRABAJO Y ENERGIA, teoria energia cinetica.pdf
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