Cómo calcular los cambios en la energía cinética utilizando la fuerza neta

En física, si se quiere encontrar el cambio en la energía cinética de un objeto, hay que considerar sólo el trabajo realizado por la fuerza neta que actúa sobre el objeto. En otras palabras, sólo se convierte el trabajo realizado por la fuerza neta en energía cinética.

Energía cinética de un objeto

Por ejemplo, cuando juegas al tira y afloja contra tus amigos igualmente fuertes, te tiras uno contra el otro pero nada se mueve. Porque no hay movimiento, no se hace ningún trabajo y no hay un aumento neto de la energía cinética de las dos fuerzas.

Determinar la velocidad del refrigerador

Echa un vistazo a la figura. Es posible que desee determinar la velocidad del refrigerador de 100 kilogramos en la parte inferior de una rampa de 3,0 metros de largo, utilizando el hecho de que el trabajo neto realizado en el refrigerador entra en su energía cinética. ¿Cómo se hace eso? Comienza por determinar la fuerza neta en el refrigerador y luego averigua cuánto trabajo hace esa fuerza. La conversión de ese trabajo de fuerza neta en energía cinética le permite calcular cuál será la velocidad de la nevera en la parte inferior de la rampa.

La fuerza neta que actúa sobre un objeto para encontrar su velocidad se encuentra en la parte inferior de una rampa.

¿Cuál es la fuerza neta que actúa en el refrigerador?

El componente del peso del frigorífico que actúa a lo largo de la rampa es

donde m es la masa del refrigerador y g es la aceleración debida a la gravedad. La fuerza normal es

lo que significa que la fuerza cinética de fricción es

donde μk es el coeficiente cinético de fricción. La fuerza neta que acelera el refrigerador por la rampa, Fnet, por lo tanto, es

¡Estás casi todo el camino! Si la rampa de 3,0 metros de longitud está en un ángulo de 30 grados con respecto al suelo y hay un coeficiente cinético de fricción de 0,57, al conectar los números en esta ecuación se obtiene lo siguiente:

La fuerza neta que actúa sobre el refrigerador es de aproximadamente 6,2 newtons. Esta fuerza neta actúa sobre toda la rampa de 3,0 metros, por lo que el trabajo realizado por esta fuerza es

Usted encuentra que 19 julios de trabajo van a parar a la energía cinética del refrigerador. Eso significa que puedes encontrar la energía cinética del refrigerador así:

Quieres la velocidad aquí, así que resolver para v y enchufar los números te da

El refrigerador irá a 0.61 metros/segundo en la parte inferior de la rampa.

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