Cálculo de Fuerzas y Aceleraciones en Sistemas Dinámicos

Esta sección presenta problemas de dinámica resueltos más complejos, involucrando sistemas con múltiples cuerpos y fuerzas.

Un problema interesante requiere calcular la fuerza necesaria para mover un cuerpo de 20 kg con una aceleración de 0,5 m/s² hacia la izquierda, considerando un coeficiente de rozamiento μ = 0,2. El proceso de resolución implica:

1. Descomponer todas las fuerzas presentes.
2. Analizar el equilibrio en el eje Y para calcular la fuerza normal.
3. Aplicar la segunda ley de Newton en el eje X.

Vocabulario: La fuerza normal (N) es la fuerza perpendicular que ejerce una superficie sobre un objeto que está apoyado en ella.

El resultado muestra que se necesita una fuerza de 86,9 N para lograr el movimiento deseado.

Otro problema analiza un sistema de poleas con masas de 4 kg y 12 kg. Se calcula la aceleración del sistema y la tensión de la cuerda:

• Aceleración del sistema: 1,88 m/s²
• Tensión de la cuerda: 97,4 N

Ejemplo: Para resolver este tipo de problemas, es útil considerar el sistema como un conjunto y aplicar ΣF = ma.

Análisis de Tensiones en Sistemas de Cuerdas

Esta sección final se centra en el cálculo de tensiones en sistemas de cuerdas, un tema común en ejercicios de dinámica de 1º Bachillerato.

Se presenta un problema donde se deben calcular las tensiones T₁ y T₂ en un sistema de cuerdas que sostiene una masa. Este tipo de problemas requiere:

1. Identificar todas las fuerzas actuantes en el sistema.
2. Aplicar las condiciones de equilibrio en los ejes X e Y.
3. Resolver el sistema de ecuaciones resultante.

Vocabulario: La tensión es la fuerza que soporta una cuerda o cable cuando está sometido a una carga.

Aunque no se proporciona la solución completa, este tipo de problemas suele resolverse descomponiendo las tensiones en sus componentes horizontales y verticales, y aplicando las ecuaciones de equilibrio ΣFx = 0 y ΣFy = 0.

Highlight: En problemas de tensiones, es crucial considerar que la tensión es constante a lo largo de toda la cuerda si esta es ideal (sin masa y perfectamente flexible).

Estos ejercicios resueltos de dinámica proporcionan una base sólida para comprender y aplicar los conceptos fundamentales de la dinámica en diversos contextos, preparando a los estudiantes para abordar problemas más complejos en física avanzada.