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Ejercicio - Aplicación de la segunda ley de la dinámica a un cuerpo que asciende por la tensión de un soga


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Unidad 1 - Mecánica




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Brisa
13 de mayo 18:13
Hola profe, una consulta. La unidad de kg . m/s² es equivalente siempre a 1N? Gracias :)
Julieta
PROFE
14 de mayo 15:03
@Brisa Hola Brisa! Sí! Exactamente. Si no te acordás de las unidades podes plantearte la fórmula de la 2da ley de newton y deducirla de ahí $F = m . a $ 

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Guadalupe
11 de mayo 14:06
Holaa, una consulta. Tengo una duda respecto a la fuerza normal, la fuerza normal siempre va a ser positivo o negativo? Y tiene algún valor determinado o eso me lo dicen en el enunciado digamos? 
Julieta
PROFE
11 de mayo 18:12
@Guadalupe Hola Guada! Buenísima tu pregunta, y es importante dejarlo bien claro. 

La fuerza normal (también llamada "apoyo") es una fuerza de contacto que aparece cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie. Siempre es perpendicular a la superficie (por eso se llama “normal”, es un sinónimo de "perpendicular") y empuja hacia afuera, nunca hacia adentro de la superficie. 

Sobre el signo.. Eso depende del sistema de referencia, pero en general todos usamos uno donde la normal es positiva y el peso negativo, o sea, lo hacemos con el eje $y$ apuntando hacia arriba. En ese sentido la normal es generalmente positiva, pero depende de la situación..

Por ejemplo:

Si estás parada en el piso, la normal es vertical y hacia arriba, y vale lo mismo que tu peso si estás quieta.

Si estás colgando de una soga como la caja en el ejercicio del video, no hay normal. Porque no estás apoyada en ninguna superficie.

Peeero si estás en un plano inclinado o si hay más fuerzas actuando (como alguien empujándote hacia abajo o tirando hacia arriba), el valor cambia y se calcula con una cuenta de trigonometría (tranqui con esto ahora) y generalmente, tu sistema de referencia apunta en la misma dirección y sentido que la normal.


¿Tiene un valor fijo?  Nop, depende de la situación. A veces te lo dan, otras veces lo tenés que calcular a partir de las otras fuerzas haciendo el planteo de la segunda ley de Newton. Pero SIEMPRE hacete un DCL de la situación, así podes ver fácilmente qué fuerzas actúan sobre el cuerpo. 


En la mayoría de los ejercicios donde el movimiento no ocurre en el eje $y$ (o sea, no es un movimiento vertical), como por ejemplo, un caballo que tira una carreta.. La carreta está apoyada en el piso, así que tenés la fuerza normal, y también tenés la fuerza peso. Si planteas el SR positivo hacia arriba, te queda que la sumatoria de fuerzas en el eje $y$ da cero (la 2da ley de newton en el eje $y$), porque no hay movimiendo en el eje $y$, la carreta no se mueve hacia arriba ni hacia abajo (no se hunde en la Tierra por la fuerza peso). Es decir que la fuerza normal tiene el mismo módulo que la fuerza peso, pero signos contrarios: 

$\sum \vec{F} = m \cdot \vec{a}$ en el eje $y$

$N +  (-P) = m \cdot \vec{a}$ -> no hay aceleración en ese eje

$N - P = 0$

$N = P$

$N = m g$

Conociendo la masa del cuerpo podés calcular la normal. Esto es lo típico.


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Mayte
19 de abril 18:57
Hola profe, una pregunta en qué tipo de ejercicios puedo  escoger mi SR?
Julieta
PROFE
20 de abril 17:27
@Mayte Hola Mayte! En todos los de cinemática y dinámica. Excepto que ellos te aclaren que "el auto parte desde la posición $x_0 = blabla"  hacia la derecha". Ahí hacés lo que te piden (que es raro) sino simplemente lo elegís vos.
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Mayte
21 de abril 17:15
@Julieta Gracias profe 😄 
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Ayelen
11 de septiembre 0:53
Hola Juli creo q no termine de entender lo del signo de la aceleración. Eso es solo para este caso por estar frenando no? Pero si no lo estuviera... la aceleración siempre es positiva o de q depende? O siempre apunta hacia abajo como la gravedad y por eso depende del sistema de referencia?. O sea en el ejercicio 34 por ejemplo habla de un ascensor q sube, entonces yo pensé si tomo un sistema de referencia hacia arriba, la aceleración entonces sería positiva solo por q sube y negativa si baja? 
Julieta
PROFE
13 de septiembre 20:21
Hola Aye! Momento momento jeje. A ver, la aceleración de la gravedad es siempre negativa, y es la que rige una caída libre o un tiro vertical donde la única fuerza que actúa sobre el cuerpo en el momento en que está en el aire es la fuerza peso. 

Acá, o en los ejercicios de ascensores, tenés además de la fuerza peso, la fuerza de la tensión que hace la soga (o los cables y cadenas del ascensor). Entonces la aceleración depende de la fuerza resultante según la 2da ley de Newton: la sumatoria de fuerzas es igual a la masa por la aceleración. 

Acá tenés varias situaciones posibles para analizar: 

1) La caja asciende aumentando su velocidad (Tensión > Peso) y la aceleración apunta hacia arriba (en el mismo sentido que el desplazamiento, es decir que el móvil acelera).

2) La caja asciende disminuyendo su velocidad (Tensión > Peso) y la aceleración apunta hacia abajo (en sentido contrario al desplazamiento, es decir que el móvil frena).

O lo mismo pero si la caja baja:

3) La caja desciende aumentando su velocidad (Tensión > Peso) y la aceleración apunta hacia abajo (en el mismo sentido que el desplazamiento, es decir que el móvil acelera).

4) La caja desciende disminuyendo su velocidad (Tensión > Peso) y la aceleración apunta hacia arriba (en sentido contrario al desplazamiento, es decir que el móvil frena).



Ahora bien, ¿cuál es el signo de la aceleración? Eso depende del SR que hayas elegido:

-> Si elegiste un SR positivo hacia arriba, entonces en el caso 1 y 3 va a ser positiva, y para los casos 2 y 4 va a ser negativa.
-> Si elegiste un SR positivo hacia abajo, entoncces en el caso 1 y 3 va a ser negativa, y para los casos 2 y 4 va a ser positiva.

¿Por qué? Porque si la aceleración apunta en el sentido de mi SR entonces es positiva. Y si apunta en sentido contrario a mi SR es negativa. 

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Ayelen
14 de septiembre 17:55
@Julieta muchas gracias, me aclaraste dudas.
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Ramiro
28 de agosto 18:52
hola juli, es lo mismo si pongo que la gravedad es 9,81 m/s^2? 
Julieta
PROFE
31 de agosto 7:35
@Ramiro Depende de lo que te digan en el parcial. Siempre te aclaran arriba en el enunciado si tenés que considerar que la gravedad sea $9,82 \frac{m}{s^2}$ o $10 \frac{m}{s^2}$, o cualquier otro valor.😊 

Si hacés los ejercicios con otro valor de gravedad ahora en tu casa mientras resolves ejercicios, simplemente quedate tranqui si notás una pequeña diferencia en el resultado final. 
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abril
24 de julio 13:52
Hola buenas, no terminé de entender por qué la gravedad con el SR hacia arriba es negativa :(
Siento que si me pusieran ese ejercicio para hacerlo sola, no me daría cuenta que es positiva 
Julieta
PROFE
25 de julio 10:09
@abril ¡Hola Abril! La gravedad SIEMPRE apunta al centro de la tierra.

Si tu SR lo dibujás hacia arriba (hacia el cielo, ponele), entonces la gravedad va a apuntar en sentido contrario, y por lo tanto el signo de la gravedad va a ser negativo. 

Si tu SR lo dibujás hacia abajo (hacia el centro de la tierra), entonces la gravedad va a apuntar en el mismo sentido, y por lo tanto el signo de la gravedad va a ser positivo. 

Te recomiendo que mires los videos de cinemática donde hablamos de la aceleración y los SR. 😉
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Andrea
15 de agosto 9:36
Y lo que entendí es que el signo negativo de la gravedad queda planteado cuando definis la fuerza peso (SR hacia arriba) entendi bien? y que luego cuando haces el pasaje el P te queda negativo.
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Agostina
11 de julio 21:37
Holaa! Como estas? No entiendo por qué pusiste T-m-g= m.a
T=m.a+m+g
Comprendo que la sumatoria de fuerzas es igual a la masa por la aceleración. 
Es decir, T-P= m.a hasta ahí comprendí. 
Luego no entiendo por que aparece la masa y la gravedad junto a la tensión.
Julieta
PROFE
12 de julio 10:03
@Agostina ¡Hola Agos! Ojo que escribiste T=m.a+m+g cuando es T=m.a+m.g
Lo que hice fue plantear T-P= m.a, y luego reemplacé el P (P=m.g), y finalmente lo pasé del otro lado del igual para poder despejar la tensión.
Hubiera sigo lo mismo que hiciera T-P= m.a, y luego T= m.a + P y hí remplazar el peso como T = m.a + m.g
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Agostina
12 de julio 13:30
Perfecto! Muchas graciass
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Mora
30 de abril 18:17
Hola! te hago una pregunta. En clase nos hablan de la fuerza Normal. Que sería eso en este ejercicio? 
Julieta
PROFE
2 de mayo 21:24
@Mora ¡Hola! Sería la fuerza que ejerce el suelo o piso contra el cuerpo cuando éste está apoyado sobre él. Pero en este caso no hay fuerza normal ya que el paquete no está apoyado en el suelo.
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