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[Resuelto] P:3 - Ej. 4 - Guia 2 - Dinamica 2do 2009

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**No se si es el dia o simplemente me mareé...

El hecho es que este simple problema (la parte ii) no me sale** 😳

Al que pueda ayudarme le voy a deber un churro 😄

Enunciado :

\(4)\)Un Bloque de masa \(m_{1}\) está colocado sobre un plano inclinado de masa \(m_{2}\) como muestra la figura. El plano inclinado descansa sobre una superficie horizontal. Ambas superficies son sin fricción y ambas, el bloque y el plano, pueden moverse (ver Figura).

\(i)\)Si el plano inclinado está fijo, halle las componentes \(x\) e \(y\) de la aceleración del bloque.

\(ii)\)Si el plano inclinado es libre de moverse:
\(a)\)Muestre que la componente \(x\) de la aceleración del bloque es:

$$a_{1x}=\frac{-m_{2}·g·tan(\alpha)}{m_{2}·sec^{2}(\alpha)+m_{1}·tan^{2}(\alpha)}$$

\(b)\)Muestre que la componente \(x\) de la aceleración del plano inclinado (y su única componente) es:

$$a_{2x}=\frac{m_{1}·g·tan(\alpha)}{m_{2}·sec^{2}(\alpha)+m_{1}·tan^{2}(\alpha)}$$

\(c)\)Muestre que \(a_{1y}=\frac{-(m_{1}+m_{2})·g·tan^{2}(\alpha)}{m_{2}·sec^{2}(\alpha)+m_{1}·tan^{2}(\alpha)}\)

Simplemente necesitaria una ayuda en el item \(ii)a)\).

Despues me manejo. Me trabe y no se como seguir 😛

Gracias !

Firma

"What we observe is not nature itself, but nature exposed to our method of questioning..."
Werner Heisenberg
ubuntu-user.php?user=28693

Adjuntos

Editado 1 vez.

Básicamente hay que planear Newton y vínculos, así te quedan 5 ecuaciones con 5 incógnitas

Newton
Para la masita 1:
en x versor: \(-{N}_{1}sen \alpha = {m}_{1} {a}_{1x}\)
en y versor: \({N}_{1}cos \alpha -{m}_{1} g= {m}_{1} {a}_{1y}\)

Para la masita 2:
en x versor: \({N}_{1}sen \alpha = {m}_{2} {a}_{2x}\)
en y versor: \(-{N}_{1}cos \alpha -{m}_{2} g +{N}_{2}= 0\)

\({N}_{1}\) es la normal que siente la masita 1 debido a la masa 2 y \({N}_{2}\) es la normal que sienta la masa dos debido al piso

Condición de vínculo:
\(\frac{{y}_{1}}{{x}_{1}-{x}_{2}}=tan \alpha \; \Rightarrow \; {y}_{1}=({x}_{1}-{x}_{2})tan \alpha \; \Rightarrow \; {a}_{1y}=({a}_{1x}-{a}_{2x})tan \alpha\)

lo que hice en la segunda flecha fue derivar dos veces, asi me queda una relación entre las aceleraciones.

Esta condición sale porque decimos que las masitas están siempre en contacto

Bueno, ahí sale, cualquir cosa preguntá.

Firma

When the Prime Minister asked of a new discovery, 'What good is it?', Faraday replied, 'What good is a new-born baby?'

Pato escribió:

Básicamente hay que planear Newton y vínculos, así te quedan 5 ecuaciones con 5 incógnitas

Newton
Para la masita 1:
en x versor: \(-{N}_{1}sen \alpha = {m}_{1} {a}_{1x}\)
en y versor: \({N}_{1}cos \alpha -{m}_{1} g= {m}_{1} {a}_{1y}\)

Para la masita 2:
en x versor: \({N}_{1}sen \alpha = {m}_{2} {a}_{2x}\)
en y versor: \(-{N}_{1}cos \alpha -{m}_{2} g +{N}_{2}= 0\)

\({N}_{1}\) es la normal que siente la masita 1 debido a la masa 2 y \({N}_{2}\) es la normal que sienta la masa dos debido al piso

Condición de vínculo:
\(\frac{{y}_{1}}{{x}_{1}-{x}_{2}}=tan \alpha \; \Rightarrow \; {y}_{1}=({x}_{1}-{x}_{2})tan \alpha \; \Rightarrow \; {a}_{1y}=({a}_{1x}-{a}_{2x})tan \alpha\)

lo que hice en la segunda flecha fue derivar dos veces, asi me queda una relación entre las aceleraciones.

Esta condición sale porque decimos que las masitas están siempre en contacto

Bueno, ahí sale, cualquir cosa preguntá.

Muchas Gracias ! Te agradezco ! Te debo un churro 😛

Una duda mas:

La componente en \(m_{1}\) de la normal para \(x\) versor \(-N_{1}·Sen(\alpha)\) y la componente en \(m_{2}\) de la normal para \(x\) versor \(N_{1}·Sen(\alpha)\) , son pares de interacción?

Así es

Pato escribió:

Así es

😛

Me estaba comiendo eso... 😄

Claro... Ya lo veo... Lo pensé asi:

En los problemas del CBC se usaban ejes, \(x\) paralelo al plano inclinado e\(y\) ortogonal al mismo.
Entonces relacione la descomposición del peso con un enfoque obvio en el punto de vista del 3er principio de Newton. Entonces me acordé que lo que hacía mover a un cuerpo era la componente del peso en \(x\), en este caso la componente de la normal \(N_{1}\) y que el peso en \(y\) se compensaba con la normal. Entonces relacione estos razonamientos con un cambio de SR y llegue a lo que me dijiste 😛

No se como no lo vi.

Muchas gracias por la ayuda 😉

Resolución

Newton :

\(m_{1}\):
\(\hat{x}\): \(-{N}_{1}sen \alpha = {m}_{1} {a}_{1x}\)
\(\hat{y}\): \({N}_{1}cos \alpha -{m}_{1} g= {m}_{1} {a}_{1y}\)

Por el \(3\)° Principio de NEWTON \(\Rightarrow\)

\(m_{2}\):
\(\hat{x}\): \({N}_{1}sen \alpha = {m}_{2} {a}_{2x}\)
\(\hat{y}\): \(-{N}_{1}cos \alpha -{m}_{2} g +{N}_{2}= 0\)

\({N}_{1}\) es la normal que siente \(m_{1}\) debido a \(m_{2}\) y \({N}_{2}\) es la normal que siente \(m_{2}\) debido al piso.

Condición de Vínculo:

grafsolved.jpg

\(\frac{{y}_{1}}{{x}_{1}-{x}_{2}}=tan \alpha \; \Rightarrow \; {y}_{1}=({x}_{1}-{x}_{2})tan \alpha \; \Rightarrow \; {a}_{1y}=({a}_{1x}-{a}_{2x})tan \alpha\)

Lo que hice en la segunda flecha fue derivar dos veces, asi me queda una relación entre las aceleraciones.

Esta condición sale porque decimos que las masitas están siempre en contacto.

Gracias Pato por la ayuda. \(\Rightarrow\) Ahora la Resolución:

De la ecuación de Vínculo tenemos que \({a}_{1y}=({a}_{1x}-{a}_{2x})tan \alpha\)

Entonces, reemplazamos \({a}_{1y}\) en \(\hat{y}\): \({N}_{1}cos \alpha -{m}_{1} g= {m}_{1} {a}_{1y}\)

Y despejamos \(N_{1}\).... Me queda:

$$N_{1}=\frac{m_{1}}{cos(\alpha)}·(\vec{g}+tan(\alpha)·a_{1x}-tan(\alpha)·a_{2x})$$

Ahora reemplazo \(N_{1}\) en \(\hat{x}\) para \(m_{1}\) y despejo \(a_{1x}\)

Me da:

$$a_{1x}=\frac{tan^{2}(\alpha)·a_{2x}-tan(\alpha)·\vec{g}}{tan^{2}(\alpha)+1}$$

Ahora reemplazo \(N_{1}\) en \(\hat{x}\) pero de \(m_{2}\) y luego despejo \(a_{2x}\) y la reemplazo en la otra expresión de \(a_{1x}\). \(a_{2x}\) me queda:

$$a_{2x}=\frac{tan(\alpha)·m1·(\vec{g}+tan(\alpha)·a_{1x})}{m2+tan^{2}(\alpha)·m_{1}}$$

Luego de reemplazar \(a_{2x}\) en \(a_{1x}\) nos queda algo asi como \(a_{1x}\) en función de \(a_{1x}\) 😛

Despejamos COMPLETAMENTE \(a_{1x}\) y nos tiene que quedar esta expresión :

\(a_{1x}=\frac{-m_{2}·\vec{g}·tan(\alpha)}{sec^{2}(\alpha)·m_{2}+tan^{2}(\alpha)·m_{1}}\)

Si a alguien le sirve esta resolución y tiene dudas, pregunte 🤓

Gracias....