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Contenido principal

Repaso de planos inclinados

Repasa las habilidades y los conceptos clave para estudiar planos inclinados, incluido cómo escribir la segunda ley de Newton para fuerzas paralelas y perpendiculares a la pendiente. 

Términos clave

Término (símbolo)Significado
Plano inclinadoUna superficie inclinada, a veces llamada rampa o pendiente.

Cómo escribir la segunda ley de Newton para las fuerzas en un plano inclinado

1) Dibuja un diagrama de cuerpo libre para el objeto (ver Figura 3). Recuerda rotar los ejes de coordenadas para alinearlos con el plano inclinado (ver Figura 1 a continuación).
Si hay alguna aceleración, típicamente será a lo largo del eje paralelo (etiquetado como ) a la pendiente.
El eje perpendicular (etiquetado como ) típicamente no tiene aceleración y a=0.
Figura 1. Rotación de los ejes para alinearlos con una rampa que tiene un ángulo θ
2) Escribe la proposición de la segunda ley de Newton para la dirección de interés.
ma=ΣF O ma=ΣF
Simplifica la ecuación de la dirección perpendicular ya que a=0:
m(0)=ΣF0=ΣF
3) Sustituye la suma de todas las fuerzas que actúan en la dirección de interés ( o ) para ΣF. Utiliza el diagrama de cuerpo libre para identificar qué fuerzas están actuando en la dirección de interés.
A veces una fuerza está totalmente alineada en la dirección paralela o en la perpendicular, como la fuerza normal y la fricción.
Algunas fuerzas tienen componentes tanto en la dirección paralela como en la perpendicular, un ejemplo es la fuerza de gravedad. En ese caso, la fuerza se debe dividir en sus componentes paralela y perpendicular (ver Figura 2 a continuación) para la sustitución en las ecuaciones de la fuerza neta.
Figura 2. El peso Fg de un objeto sobre un plano inclinado con un ángulo θ tiene componentes perpendicular y paralela a la pendiente.
Las componentes paralela y perpendicular del peso son (Figura 2):
Fg=FgcosθFg=Fgsinθ

Errores conceptuales comunes

La gente a veces olvida las direcciones de la fuerza. El diagrama de abajo muestra las fuerzas sobre un objeto que está en reposo en un plano inclinado.
Figura 3. La dirección de las fuerzas sobre un objeto en un plano inclinado
  • El peso Fg es directo hacia abajo.
  • La fuerza normal FN empuja de manera perpendicular al plano inclinado.
  • La fricción Ff actúa paralelamente a la pendiente.

Aprende más

Para ver un ejemplo resuelto de un objeto deslizándose por una rampa, mira nuestro video de un hielo que acelera hacia abajo en un plano inclinado.
Para verificar tu comprensión y trabajar hacia el dominio de estos conceptos, revisa los ejercicios sobre fuerzas y planos inclinados.

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