Tracción, o Voltaje, es el nombre que se le da al fuerza que se ejerce sobre un cuerpo por medio de cuerdas, cables o alambres, por ejemplo. La fuerza de tracción es particularmente útil cuando desea que una fuerza sea transferido a otros cuerpos distantes o para cambiar la dirección de aplicación de una fuerza.
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¿Cómo calcular la fuerza de tracción?
Para calcular la fuerza de tracción, debemos aplicar nuestro conocimiento de las tres leyes de Newton, por lo tanto, lo alentamos a revisar los fundamentos de la dinámica accediendo a nuestro artículo sobre a Leyes de Newton (solo acceda al enlace) antes de continuar con el estudio en este texto.
O cálculo de tracción tiene en cuenta cómo se aplica, y esto depende de múltiples factores, como la cantidad de cuerpos que componen el sistema. ser estudiado, el ángulo que se forma entre la fuerza de tracción y la dirección horizontal y también el estado de movimiento de la cuerpos.
La cuerda unida a los autos de arriba se usa para transferir una fuerza, que tira de uno de los autos.
Para que podamos explicar cómo se calcula la tracción, lo vamos a hacer en base a diferentes situaciones, muchas veces requeridas en los exámenes de Física para los exámenes de ingreso a la universidad y en el Y también.
Tracción aplicada a un cuerpo
El primer caso es el más simple de todos: es cuando algún cuerpo, como el bloque representado en la siguiente figura, es tiradoporunsoga. Para ilustrar esta situación, elegimos un cuerpo de masa m que descansa sobre una superficie sin fricción. En el siguiente caso, como en los demás casos, se omitió intencionadamente la fuerza normal y la fuerza del peso corporal, con el fin de facilitar la visualización de cada caso. Mirar:
Cuando la única fuerza aplicada a un cuerpo es un tirón externo, como se muestra en la figura anterior, este tirón será igual a fuerzaresultante sobre el cuerpo. De acuerdo con Segunda ley de Newton, esta fuerza neta será igual a la productode su masa por aceleración, por lo tanto, el tirón se puede calcular como:
T - Tracción (N)
metro - masa (kg)
los - aceleración (m / s²)
Tracción aplicada a un cuerpo apoyado sobre una superficie de fricción.
Cuando aplicamos una fuerza de tracción sobre un cuerpo que está apoyado sobre una superficie rugosa, esta superficie produce una Fuerza de fricción contrario a la dirección de la fuerza de tracción. Según el comportamiento de la fuerza de fricción, mientras que la tracción permanece por debajo de la máxima fuerzaenfricciónestático, el cuerpo permanece en equilibrio (a = 0). Ahora, cuando la tracción ejercida supera esta marca, la fuerza de fricción se convertirá en una fuerzaenfriccióndinámica.
FHasta que - Fuerza de fricción
En el caso anterior, la fuerza de tracción se puede calcular a partir de la fuerza neta sobre el bloque. Mirar:
Tracción entre cuerpos de un mismo sistema
Cuando dos o más cuerpos en un sistema están conectados entre sí, se mueven juntos con la misma aceleración. Para determinar la fuerza de tracción que ejerce un cuerpo sobre el otro, calculamos la fuerza neta en cada uno de los cuerpos.
Ta, b - Tracción que hace el cuerpo A sobre el cuerpo B.
Tb, el - Tracción que hace el cuerpo B sobre el cuerpo A.
En el caso anterior, es posible ver que solo un cable conecta los cuerpos A y B, además, vemos que el cuerpo B tira del cuerpo A a través de la tracción. Tb, a. De acuerdo con la tercera ley de Newton, la ley de acción y reacción, la fuerza que el cuerpo A ejerce sobre el cuerpo B es igual a la fuerza que el cuerpo B ejerce sobre el cuerpo A, sin embargo, estas fuerzas tienen significados opuestos.
Tracción entre bloque suspendido y bloque apoyado
En el caso de que un cuerpo suspendido tire de otro cuerpo a través de un cable que pasa por una polea, podemos calcular la tensión en el alambre o la tensión que actúa sobre cada uno de los bloques mediante la segunda ley de Newton. En ese caso, cuando no hay fricción entre el bloque soportado y la superficie, la fuerza neta sobre el sistema corporal es el peso del cuerpo suspendido (PORB). Tenga en cuenta la siguiente figura, que muestra un ejemplo de este tipo de sistema:
En el caso anterior, debemos calcular la fuerza neta en cada uno de los bloques. Al hacer esto, encontramos el siguiente resultado:
Vea también: Aprende a resolver ejercicios sobre las leyes de Newton.
Tracción inclinada
Cuando un cuerpo que se coloca en un plano inclinado suave y sin fricción es tirado por un cable o cuerda, la fuerza de tracción sobre ese cuerpo se puede calcular de acuerdo con la componentehorizontal (PORX) del peso corporal. Tenga en cuenta este caso en la siguiente figura:
PORHACHA - componente horizontal del peso del bloque A
PORYY - componente vertical del peso del bloque A
La tracción aplicada en el bloque A se puede calcular mediante la siguiente expresión:
Tracción entre un cuerpo suspendido por cable y un cuerpo en un plano inclinado
En algunos ejercicios, es común utilizar un sistema en el que el cuerpo que se apoya en la pendiente es tiradoporacuerposuspendido, a través de una cuerda que pasa por un polea.
En la figura anterior, hemos dibujado las dos componentes de la fuerza de peso del bloque A, PORHACHA y PORYY. La fuerza responsable de mover este sistema de cuerpos es la resultante entre el peso del bloque B, suspendido, y la componente horizontal del peso del bloque A:
tirón de péndulo
En el caso del movimiento de péndulos, que se mueven de acuerdo a un trayectoriaCircular, la fuerza de tracción producida por el hilo actúa como uno de los componentes del fuerza centrípeta. En el punto más bajo de la trayectoria, por ejemplo, la fuerza resultante viene dada por la diferencia entre tracción y peso. Tenga en cuenta un esquema de este tipo de sistema:
En el punto más bajo del movimiento del péndulo, la diferencia entre tracción y peso produce fuerza centrípeta.
Como se dijo, la fuerza centrípeta es la fuerza resultante entre la fuerza de tracción y la fuerza del peso, así, tendremos el siguiente sistema:
FCP - fuerza centrípeta (N)
Con base en los ejemplos que se muestran arriba, puede obtener una idea general de cómo resolver ejercicios que requieren el cálculo de la fuerza de tracción. Como ocurre con cualquier otro tipo de fuerza, la fuerza de tracción debe calcularse aplicando nuestro conocimiento de las tres leyes de Newton. En el siguiente tema, presentamos algunos ejemplos de ejercicios resueltos sobre la fuerza de tracción para que pueda comprenderlo mejor.
Ejercicios resueltos de tracción
Pregunta 1 - (IFCE) En la figura siguiente, el cable inextensible que une los cuerpos A y B y la polea tiene masas despreciables. Las masas de los cuerpos son mA = 4.0 kg y mB = 6.0 kg. Sin tener en cuenta la fricción entre el cuerpo A y la superficie, la aceleración del conjunto, en m / s2, es (considere la aceleración de la gravedad 10.0 m / seg2)?
a) 4.0
b) 6,0
c) 8.0
d) 10,0
e) 12,0
Realimentación: Letra b
Resolución:
Para resolver el ejercicio, es necesario aplicar la segunda ley de Newton al sistema en su conjunto. Al hacer esto, vemos que la fuerza del peso es la resultante que hace que todo el sistema se mueva, por lo tanto, debemos resolver el siguiente cálculo:
Pregunta 2 - (UFRGS) Dos bloques, de masas m1= 3,0 kg y m2= 1.0 kg, conectados por un cable inextensible, pueden deslizarse sin fricción en un plano horizontal. Estos bloques son tirados por una fuerza horizontal F de módulo F = 6 N, como se muestra en la siguiente figura (sin tener en cuenta la masa del cable).
La tensión en el cable que conecta los dos bloques es
a) cero
b) 2,0 N
c) 3,0 N
d) 4,5 N
e) 6,0 N
Realimentación: Letra D
Resolución:
Para resolver el ejercicio, solo tenga en cuenta que la única fuerza que mueve el bloque de masa metro1 es la fuerza de tracción que ejerce el cable sobre él, por lo que es la fuerza neta. Entonces, para resolver este ejercicio, encontramos la aceleración del sistema y luego hacemos el cálculo de tracción:
Pregunta 3 - (EsPCEx) Un ascensor tiene una masa de 1500 kg. Considerando la aceleración de la gravedad igual a 10 m / s², la tracción sobre el cable del ascensor, cuando asciende vacío, con una aceleración de 3 m / s², es:
a) 4500 N
b) 6000 N
c) 15500 N
d) 17 000 N
e) 19500 N
Realimentación: Letra e
Resolución:
Para calcular la intensidad de la fuerza de tracción ejercida por el cable sobre el ascensor, aplicamos la segunda ley de Newton, de esta manera, encontramos que la diferencia entre tracción y peso es equivalente a la fuerza neta, por lo tanto llegamos a la conclusión de que:
Pregunta 4 - (CTFMG) La siguiente figura ilustra una máquina Atwood.
Suponiendo que esta máquina tiene una polea y un cable con masas despreciables y que la fricción también es despreciable, el módulo de aceleración de los bloques con masas iguales am1 = 1,0 kg y m2 = 3,0 kg, en m / s², es:
a) 20
b) 10
c) 5
d) 2
Realimentación: Letra C
Resolución:
Para calcular la aceleración de este sistema, es necesario tener en cuenta que la fuerza neta es determinado por la diferencia entre los pesos de los cuerpos 1 y 2, haciendo esto, simplemente aplique el segundo Ley de Newton:
Por mí. Rafael Helerbrock