Ejemplo de Energía plano inclinado con resorte
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Un bloque de 20 kg se conecta a otro bloque de 30 kg por medio de una cuerda que pasa por una polea sin fricción. El bloque de 30 kg está conectado a un resorte que tiene una masa despreciable y una constante de fuerza de 250 N/m. El resorte no esta deformado cuando el sistema está en las condiciones indicadas en la figura, la pendiente no representa fricción. El bloque de 20 kg se jala 20 cm hacia debajo de la pendiente (de manera que el bloque de 30 kg asciende a una altura de 40 cm sobre el suelo) y se suelta desde el reposo. ¿Encuentre la rapidez de cada bloque cuando el de 30 kg está 20 cm sobre el suelo (es decir, cuando el resorte no está deformado)? Datos: = 20.0 = 30.0 = 250 = = 20.0 = 0.200 Figura Inicial d B ℎ ℎ Figura final: Por el teorema de conservación de la energía tenemos: = + + ℎ + = + + ℎ + 0 1 1 1 ℎ + = + + ℎ 2 2 2 0 0 Como la cuerda no se estira ni se deforma, entonces tenemos que; ! = " = # De la figura podemos deducir: ℎ = = Del triángulo que nos forma: $%&' = ℎ ℎ = $%&' 1 1 ℎ + − ℎ = ) + * 2 2 Reordenando los términos de la ecuación y sustituyendo ℎ : 1 1 ) − $%&'* + = ) + * 2 2 Despejando para la velocidad final: = 2) − $%&'* + ) + * = , 2) − $%&'* + ) + * 2 -9.81 $ 0 )0.20*1)30* − )20*$%&)40*3 + )250 *)0.20* , = )20 + 30* # = !. "4 5⁄6
