[A314] DCL Fuerza oblicua sobre cuerpo

Previamente ver:

[A310] Diagrama de cuerpo libre

Consideremos en este caso un cuerpo que es arrastrado sobre una superficie horizontal sin rozamiento mediante una cuerda que forma un determinado ángulo con el piso. 

Giancoli (2008, p. 97)

Observaciones

El cuerpo se encuentra en movimiento acelerado sobre el eje ‘x’ y no posee movimiento sobre el eje ‘y’. Antes de plantear las Leyes de Newton debemos utilizar funciones trigonométricas para descomponer (o proyectar) la tensión T en los 2 ejes elegidos.

Ver "Observaciones" de la nota [A311].
Convenio: considerar positivas las F que tienen el mismo sentido que el movimiento.

Planteo

Denominamos Peso = Fg

Primero descomponemos la fuerza T según los ejes adoptados. Se proyecta T sobre el eje "x" (en este caso multiplicando por el "cos" del ángulo), y sobre el eje "y" (en este caso multiplicando por el "sen" del ángulo). A los efectos de la representación de fuerzas es como si "T" desapareciera, y la reemplazan las fuerzas "Tx" y "Ty":

Tx=T.cos(α)

Ty=T.sen(α)

Luego el planteo no difiere mucho de los casos vistos, salvo que ahora debemos utilizar al menos dos de las ecuaciones escalares de la 1° o 2° Ley de Newton (cuando en los casos anteriores solo utilizábamos una):

2° LN(x)→ ∑Fx=m.a →     Tx=m.a              (1)

1° LN(y)→ ∑Fy=0 →         N+Ty-Peso=0    (2)

                                             Tx=T.cos(α)       (3)

                                             Ty=T.sen(α)       (4)

                                             Peso=m.g           (5)

Planteamos el DCL para el caso propuesto y arribamos a un sistema de ecuaciones.

Ejemplo

¿Cómo seguimos? Llegamos a un sistema de ecuaciones, por lo tanto debemos identificar datos e incógnitas y analizar si se puede resolver, para finalmente calcular las incógnitas. Este procedimiento lo podemos ver en detalle en los ejercicios resueltos en video.

Resumen ejemplos DCL sin fuerzas de rozamiento

Luego puede ver los siguientes ejemplos (sin fuerzas de rozamiento):

[A311] DCL Cuerpo apoyado

[A312] DCL Cuerpo colgado en reposo

[A313] DCL Cuerpo colgado en movimiento

[A314] DCL Fuerza oblicua sobre cuerpo

[A315] DCL Cuerpo que arrastra a otro cuerpo

[A316] DCL Cuerpo que empuja a otro cuerpo

[A317] DCL Elevador con contrapeso o Máquina de Atwoot

[A318] DCL Cuerpo deslizándose en plano inclinado

[A319] DCL Dos bloques conectados por una cuerda

[A320] DCL Peso aparente dentro de un ascensor

Resumen ejemplos DCL con fuerzas de rozamiento

Luego puede ver los siguientes ejemplos (con fuerzas de rozamiento):

[A321] DCL Fuerza oblicua sobre cuerpo (con roz.)

[A322] DCL Cuerpo que arrastra a otro cuerpo (con roz.)

[A323] DCL Cuerpo apoyado sobre otro en movimiento (con roz.)

[A324] DCL Cuerpo deslizándose en plano inclinado (con roz.)

[A325] DCL Dos bloques conectados por una cuerda (con roz.)

[A326] DCL Cuerpo en caída libre (con roz.)

Fuentes:

Bauer; Westfall (2011). Física para ingeniería y ciencias Vol 1. Ed. Mc Graw Hill. México.
Giancoli (2008). Física para Ciencias e Ingeniería Vol 1. Pearson Educación. México.
Resnick; Halliday; Krane (2011). Física Vol. 1. 5ª Edición. Grupo Editorial Patria. México.
Sears; Zemansky (2009). Física Universitaria Vol 1. 12° Ed. Pearson Educación. México.