Examen Julio 2023 - Ejercicio 4

Examen Julio 2023 - Ejercicio 4

de Andres Eliseo Ibañez Calvo -
Número de respuestas: 2

Buenas! 
Creo que mi razonamiento esta bien pero no logro llegar al resultado correcto. Planteo el diagrama de cuerpo libre para cada bloque llegando a las ecuaciones T - f_k - M_1gsen\theta = M_1a, N_1=M_1gcos\theta y  M_2gsen\theta - T = M_2a. Plantee las ecuaciones ya teniendo definido un sentido en el que se moveria el sistema (en este caso hacia la derecha), asumiendo que como la polea es ideal la tension sobre la cuerda es igual en todo punto, por lo que hay una sola aceleracion. Veo que la letra no menciona algo sobre "cuerda ideal", quizas es este el problema y la cuerda no es inextensible, lo que haria que cada bloque tuviera su propia aceleracion. Si este fuera el caso, como se resolveria? Y en el caso que no, alguna sugerencia o algo que pueda estar omitiendo en el razonamiento?
Muchas gracias!

En respuesta a Andres Eliseo Ibañez Calvo

Re: Examen Julio 2023 - Ejercicio 4

de Nicolás Casaballe -

Hola, Andrés. Las ecuaciones que compartiste parecen correctas. ¿Será que tuviste algún error de cuentas más adelante?

Veamos a dónde llegamos partiendo de las expresiones en tu mensaje. El módulo de la fuerza de rozamiento cinética nos queda f_k = \mu_k N_1 = \mu_k M_1 g \cos \theta. Si sumamos las dos ecuaciones donde aparece la aceleración de los objetos nos queda:

(M_1+M_2) a = (T-f_k-M_1 g \sin \theta ) + (M_2 g \sin \theta - T) =(M_2 - M_1) g \sin \theta - \mu_k M_1 g \cos \theta


Despejamos la aceleración:


 a = \dfrac {M_2 - M_1}{M_1 + M_2} g \sin \theta - \mu_k \dfrac {M_1}{M_1+M_2} g \cos \theta = 1.20898... \text{ m/s}^2

y al redondearla a dos cifras significativas nos queda la respuesta correcta. Revisa por favor si estás de acuerdo con esta expresión para a, y si llegas a los mismos valores. Por las dudas, asegúrate además estar usando los valores trigonométricos \sin(30º) = 1/2 y \cos(30º) = \sqrt{3}/2.

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Ya que lo preguntaste, te comento que si alguna vez nos proponemos estudiar un modelo realista de una cuerda, debemos contar con información adicional para poder predecir su comportamiento. Empíricamente deberíamos determinar cuál es la respuesta de la cuerda para obtener una relación entre la tensión aplicada y su deformación. Puede ser necesario también preocuparnos por la plasticididad del material: cuál es su capacidad para regresar a la forma original luego de experimentar una tensión.

Cuando la tensión aplicada no es excesivamente grande, podemos esperar que empíricamente se cumpla una relación lineal entre la tensión y el estiramiento, de forma que a los efectos de nuestro modelo la cuerda se comporta como un resorte ideal.

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Saludos,
NC