Empezaremos el ejercicio con un diagrama de cuerpo libre del objeto y la 2da Ley de Newton :
∑F : m * a
En el eje x⇒ movimiento horizontal :
∑Fx : F - Froce = m * a
∑Fy : Fnormal - m * g = 0
El trabajo que se realizará en cada fuerza que actúa sobre el bloque :
Wtotal = Wfuerza + Wfroce + Wnormal + Wpeso
Debemos tener presente que el trabajo se define como :
W = F * Δx * cos(α)
F : fuerza aplicada sobre el objeto
Δx : distancia que recorrió el cuerpo bajo la fuerza aplicada
α : ángulo que se forma entre el vector fuerza y el vector desplazamiento
Para el caso de :
∡ entre Fnormal yΔx⇒ (90°)
Wfnormal = Fnormal * Δx * cos(90°)
Wfnormal = Fnormal * Δx * 0
Wfnormal = 0 J
Para el caso de :
∡ entre (m * g) yΔx⇒ ( - 90°)
Wpeso = 0 J
Para el caso de F
Wfuerza = (266 N) * (20, 8 m) * cos(0°)⇒ trabajo máx
Wfuerza = 5532, 8 J⇒ trabajo hecho por la fuerza F
Para el caso de Froce :
Froce = μ * Fnormal⇒ Fnormal = m * g (del diagrama de cuerpo libre∑Fy)
Froce = μ * m * g
Froce = (0, 2) * (16, 1 kg) * (9, 8 m / s ^ 2)
Froce = 31, 56 N
Wfroce = (31, 56 N) * (20, 8 m) * cos(180°)⇒ son opuesto en ángulo los vectores Fuerza de Roce y Desplazamiento (El roce se opone al movimiento)
Wfroce = - 656, 36 J⇒ Trabajo hecho por la fuerza de roce
b) Trabajo neto realizado
Wtotal = 5532, 8 J - 656, 36 J
Wtotal = 4876, 44 J⇒ trabajo neto hecho sobre el objeto
c) Velocidad final del cuerpo, tomando en cuenta que parte del reposo (Vi = 0 m / s)
MRUV (movimiento rectilíneo uniformemente variado)⇒ hay cambio de velocidad porque existe una aceleración constante
Calculando la aceleración constante⇒ del diagrama de cuerpo libre∑Fx
a = ( F - Froce ) / m
a = ( 266 N - 31, 56 N ) / ( 16, 1 kg )
a = 14, 56 m / s ^ 2⇒ aceleración constante
Vf ^ 2 = 2 * Δx * a
Vf ^ 2 = (2) * (20, 8 m) * (14, 56 m / s ^ 2)
Vf = √605, 76
Vf = 24, 6 m / s⇒ velocidad final del móvil
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