Aplicamos el principio de conservación de la energía a los instantes inicial (1) y final (2).
La diferencia de energía mecánica entre el estado final y el inicial debe ser igual al trabajo realizado por las fuerzas externas.
En el instante inicial su energía potencial es :
Ep1 = m g h
Como la altura es igual a la distancia sobre el plano inclinado por el seno del ángulo :
h = d sen 35º
Ep1 = m g d sen 35º
y su energía cinética es :
Ec1 = ½ m v²
E1 = Ep1 + Ec1 = m g h + ½ m v²
En el instante final su energía cinética es cero puesto que ya está detenido y su energía potencial es cero porque su altura es cero (es donde tomamos el origen de alturas).
E2 = 0
El trabajo realizado por los frenos será pues igual a :
Wf = E2 – E1 = 0 – (m g d sen 35º + ½ m v²)
Pero el trabajo realizado por los frenos será igual a la fuerza media aplicada por la distancia, Wf = F d, luego :
F d = –(P / g g d sen 35º + ½ P / g v²) = – (P d sen 35º + ½ P / g v²)
Despejando la fuerza :
F = –(17640 N 20m sen 35º + ½ 17640 N / 9, 8 m / s² (10 m / s)²) / 20 m
► F = –14617, 88 N
Nota.
- La fuerza de frenado tiene signo negativo porque su dirección es contraria al sentido del movimiento.
Un saludo.