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Física - Preparación Educación Superior
Curso: Física - Preparación Educación Superior > Unidad 4
Lección 3: Dinámica del movimiento rectilíneo y la fuerza de rozamiento- ¿Qué es la fricción?
- La fricción estatica y cinética. Ejemplo
- Las componentes de la fuerza en un plano inclinado
- ¿Qué es la tensión?
- Introducción a la tensión
- Introducción a la tensión (parte 2)
- Manejar sistemas (la manera fácil)
- Dos masas que cuelgan de una polea
- Un problema de un sistema de tres cajas
- Un problema de un sistema de masas sobre un plano inclinado
- Fuerzas y planos inclinados
- Fricción estática y cinética
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¿Qué es la tensión?
¡Las cuerdas jalan cosas! Aprende a manejar ese tipo de fuerza.
¿Qué significa la tensión?
Todos los objetos físicos que están en contacto pueden ejercer fuerzas entre ellos. A estas fuerzas de contacto les damos diferentes nombres, basados en los diferentes tipos de objetos en contacto. Si la fuerza es ejercida por una cuerda, un hilo, una cadena o un cable, la llamamos tensión.
Las cuerdas y los cables son útiles para ejercer fuerzas, ya que pueden transferir una fuerza de manera eficiente sobre una distancia significativa (por ejemplo, la longitud de la cuerda). Un trineo puede ser jalado por un equipo de huskies siberianos por medio de cuerdas atadas a estos, que les permiten correr con un mayor rango de movimiento comparado con el que tendrían si tuvieran que empujar el trineo por su parte trasera usando la fuerza normal (sí, este sería el equipo de trineo de perros más patético de la historia).
Es importante observar que la tensión es una fuerza de tracción, pues las cuerdas no pueden empujar de forma efectiva. Tratar de empujar con una cuerda provocaría que se afloje y pierda la tensión que le permitiría jalar en primer lugar. Esto puede sonar obvio, pero cuando llega el tiempo de dibujar las fuerzas que actúan sobre un objeto, la gente a menudo dibuja las fuerzas de tensión en la dirección equivocada, así que recuerda que la tensión solo puede jalar a un objeto.
¿Cómo calculamos la fuerza de tensión?
Desafortunadamente, no existe una fórmula específica para encontrar la fuerza de tensión. La estrategia empleada para encontrar la fuerza de tensión es la misma que usamos para determinar la fuerza normal. Es decir, usamos la segunda ley de Newton para relacionar el movimiento del objeto con las fuerzas involucradas. Para ser específicos, podemos:
- Dibujar las fuerzas ejercidas sobre el objeto en cuestión.
- Escribir la segunda ley de Newton left parenthesis, a, equals, start fraction, \Sigma, F, divided by, m, end fraction, right parenthesis para la dirección en la cual está dirigida la tensión.
- Resolver para la tensión al usar la ecuación de la segunda ley de Newton, a, equals, start fraction, \Sigma, F, divided by, m, end fraction.
Usaremos esta estrategia de resolución de problemas en los siguientes ejemplos resueltos.
¿Cómo se ven algunos ejemplos resueltos que involucran a la tensión?
Ejemplo 1: una cuerda en ángulo jalando una caja
Una caja de extracto de pepino de 2, point, 0, start text, space, k, g, end text está siendo jalada a través de una mesa sin fricción por una cuerda en un ángulo de theta, equals, 60, start superscript, o, end superscript como se muestra a continuación. La tensión de la cuerda causa que la caja se deslice a través de la mesa hacia la derecha con una aceleración de 3, point, 0, start fraction, start text, m, end text, divided by, start text, space, s, end text, squared, end fraction.
¿Cuál es la tensión en la cuerda?
Primero dibujamos un diagrama de fuerzas con todas las fuerzas que actúan sobre la caja.
Ahora usamos la segunda ley de Newton. La tensión está dirigida tanto en dirección vertical como horizontal, así que no está muy claro qué dirección debemos escoger. Sin embargo, ya que conocemos la aceleración horizontal, y dado que sabemos que la tensión es la única fuerza dirigida horizontalmente, usamos la segunda ley de Newton en la dirección horizontal.
3, point, 0, start fraction, start text, m, end text, divided by, start text, space, s, end text, squared, end fraction, equals, start fraction, start color #7854ab, T, end color #7854ab, start text, c, o, s, end text, 60, start superscript, o, end superscript, divided by, 2, point, 0, start text, space, k, g, end text, end fraction, start text, left parenthesis, s, u, s, t, i, t, u, y, e, space, l, a, space, a, c, e, l, e, r, a, c, i, o, with, \', on top, n, space, h, o, r, i, z, o, n, t, a, l, comma, space, l, a, space, m, a, s, a, space, y, space, l, a, s, space, f, u, e, r, z, a, s, space, h, o, r, i, z, o, n, t, a, l, e, s, right parenthesis, end text
Ejemplo 2: una caja que cuelga de dos cuerdas
Un contenedor de galletas de animalitos de 0, point, 25, start text, space, k, g, end text cuelga en reposo de dos cuerdas aseguradas al techo y a la pared, respectivamente. La cuerda diagonal bajo la tensión T, start subscript, 2, end subscript está dirigida a un ángulo de theta, equals, 30, start superscript, o, end superscript de la horizontal, como se observa a continuación.
¿Cuáles son las tensiones left parenthesis, T, start subscript, 1, end subscript y T, start subscript, 2, end subscript, right parenthesis en las dos cuerdas?
Primero dibujamos un diagrama de fuerzas con todas las fuerzas actuando sobre el contenedor de galletas de animalitos.
Ahora tenemos que usar la segunda ley de Newton. Hay tensiones dirigidas tanto vertical como horizontalmente, así que de nuevo no es muy claro qué dirección escoger. Sin embargo, ya que conocemos la fuerza de gravedad, que es una fuerza vertical, empezaremos con la segunda ley de Newton en la dirección vertical.
0, equals, start fraction, start color #7854ab, T, start subscript, 2, end subscript, end color #7854ab, start text, s, i, n, end text, 30, start superscript, o, end superscript, minus, start color #11accd, F, start subscript, g, end subscript, end color #11accd, divided by, 0, point, 25, start text, space, k, g, end text, end fraction, start text, left parenthesis, s, u, s, t, i, t, u, y, e, space, l, a, space, a, c, e, l, e, r, a, c, i, o, with, \', on top, n, space, v, e, r, t, i, c, a, l, comma, space, l, a, space, m, a, s, a, space, y, space, l, a, s, space, f, u, e, r, z, a, s, space, v, e, r, t, i, c, a, l, e, s, right parenthesis, end text
Ya que conocemos start color #7854ab, T, start subscript, 2, end subscript, end color #7854ab podemos resolver para la tensión start color #1fab54, T, start subscript, 1, end subscript, end color #1fab54 al usar la segunda ley de Newton para la dirección horizontal.
0, equals, start fraction, start color #7854ab, T, start subscript, 2, end subscript, end color #7854ab, start text, c, o, s, end text, 30, start superscript, o, end superscript, minus, start color #1fab54, T, start subscript, 1, end subscript, end color #1fab54, divided by, 0, point, 25, start text, space, k, g, end text, end fraction, start text, left parenthesis, s, u, s, t, i, t, u, y, e, space, l, a, space, a, c, e, l, e, r, a, c, i, o, with, \', on top, n, space, h, o, r, i, z, o, n, t, a, l, comma, space, l, a, space, m, a, s, a, space, y, space, l, a, s, space, f, u, e, r, z, a, s, space, h, o, r, i, z, o, n, t, a, l, e, s, right parenthesis, end text
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me puedes explicar cuando uso coseno o seno? no me quedo claro(4 votos)- Que ocurre en el evento que una cuerda se rompa al subir una masa, la masa caería aceleradamente o des aceleradamente?(3 votos)
- porque es importante utilizar seno y coseno a diario(2 votos)
- me puedes explicar cuando uso coseno o seno? no me quedo claro(1 voto)
La verdad esque no entendi mucho del video por que viene en ingles(0 votos)
ya esta en español,solo hay que poner mas detenimiento con los pasos y ver que te esta pidiendo(5 votos)