Problema 1. Claudia Trabaja en una fabrica de carritos supermercado, como criterio de calidad de la fabrica se establece que un carrito con mercancia que tenga una masa de 30 kg no debe superar los 30 N de fuerza de empuje para comenzar a moverse, nilos 20 N para mantenerse en movimiento. La fabrica requiere ampliar las especificaciones sobre su producto. Calcula: a) Los valores máximos de los coeficientes de fricción estática y cinética que puede tener un carrito para cumplir con las especificaciones. b) La energia por cada metro de desplazamiento que se debe utilizar para mantener en movimiento el carrito. c) ¿Cuáles la velocidad que tendria un carrito al momento de soltarse si se detiene a los 8 metros? Parte de la ecuación de la energia cinéti d) Usando la segunda ley de Newton calcula ¿Cuál es el valor de la aceleración que experimentará al soltarse? e) ¿A dónde va a parar la energia cinética del carrito al detenerse? f) Menciona y explica algún ejemplo de tu vida cotidiana en donde la energia del movimiento de un objeto se convierta en calor.

Question

Problema 1. Claudia Trabaja en una fabrica de carritos supermercado, como criterio de calidad de la fabrica se establece que un carrito con mercancia que tenga una masa de 30 kg no debe superar los 30 N de fuerza de empuje para comenzar a moverse, nilos 20 N para mantenerse en movimiento. La fabrica requiere ampliar las especificaciones sobre su producto. Calcula: a) Los valores máximos de los coeficientes de fricción estática y cinética que puede tener un carrito para cumplir con las especificaciones. b) La energia por cada metro de desplazamiento que se debe utilizar para mantener en movimiento el carrito. c) ¿Cuáles la velocidad que tendria un carrito al momento de soltarse si se detiene a los 8 metros? Parte de la ecuación de la energia cinéti d) Usando la segunda ley de Newton calcula ¿Cuál es el valor de la aceleración que experimentará al soltarse? e) ¿A dónde va a parar la energia cinética del carrito al detenerse? f) Menciona y explica algún ejemplo de tu vida cotidiana en donde la energia del movimiento de un objeto se convierta en calor.

Answer 1

a) Para calcular los valores máximos de los coeficientes de fricción estática y cinética, podemos utilizar las siguientes fórmulas:Fuerza de empuje máxima (estática) = masa del carrito * gravedad * coeficiente de fricción estáticaFuerza de empuje máxima (cinética) = masa del carrito * gravedad * coeficiente de fricción cinéticaDado que la fuerza de empuje máxima para comenzar a moverse es de 30 N y la masa del carrito es de 30 kg, podemos despejar el coeficiente de fricción estática:30 N = 30 kg * 9.8 m/s^2 * coeficiente de fricción estáticacoeficiente de fricción estática = 30 N / (30 kg * 9.8 m/s^2)coeficiente de fricción estática ≈ 0.102De manera similar, podemos despejar el coeficiente de fricción cinética utilizando la fuerza de empuje máxima para mantenerse en movimiento, que es de 20 N:20 N = 30 kg * 9.8 m/s^2 * coeficiente de fricción cinéticacoeficiente de fricción cinética = 20 N / (30 kg * 9.8 m/s^2)coeficiente de fricción cinética ≈ 0.068Por lo tanto, los valores máximos de los coeficientes de fricción estática y cinética que puede tener un carrito para cumplir con las especificaciones son aproximadamente 0.102 y 0.068 respectivamente.b) La energía por cada metro de desplazamiento que se debe utilizar para mantener en movimiento el carrito se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:Energía por metro = fuerza de empuje máxima (cinética) * distancia recorridaDado que la fuerza de empuje máxima (cinética) es de 20 N y la distancia recorrida no se menciona en el problema, no podemos calcular el valor exacto de la energía por metro sin esa información adicional.c) Para calcular la velocidad que tendría un carrito al momento de soltarse si se detiene a los 8 metros, podemos utilizar la ecuación de la energía cinética:Energía cinética inicial = Energía potencial gravitatoria inicial1/2 * masa del carrito * velocidad inicial^2 = masa del carrito * gravedad * altura inicialDado que la altura inicial no se menciona en el problema, no podemos calcular el valor exacto de la velocidad sin esa información adicional.d) Utilizando la segunda ley de Newton, podemos calcular el valor de la aceleración que experimentará el carrito al soltarse:Fuerza neta = masa del carrito * aceleraciónFuerza neta = fuerza de empuje máxima (estática) - fuerza de fricciónDado que la fuerza de empuje máxima (estática) es de 30 N y la fuerza de fricción depende del coeficiente de fricción estática y la normal, no podemos calcular el valor exacto de la aceleración sin conocer el valor de la fuerza de fricción o el coeficiente de fricción estática.e) La energía cinética del carrito se convierte en energía térmica (calor) al detenerse debido a la fricción entre las ruedas del carrito y la superficie sobre la cual se desplaza. Esta fricción genera calor como resultado de la transferencia de energía cinética a las moléculas de la superficie y del carrito.f) Un ejemplo de la vida cotidiana en donde la energía del movimiento de un objeto se convierte en calor es cuando frenamos una bicicleta. Al aplicar los frenos, la energía cinética de la bicicleta se transforma en calor debido a la fricción entre las pastillas de freno y las llantas de la bicicleta. Este calor se disipa en el ambiente y contribuye al aumento de la temperatura de las pastillas de freno y las llantas.

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