29)
Establece un sistema de referencia con eje OX paralelo a la rampa con sentido positivo hacia arriba, con eje OY perpendicular a la rampa con sentido positivo hacia arriba, con origen de coordenadas en el pie de la rampa, y con instante inicial: ti = 0 correspondiente al momento en que el bloque inicia su ascenso.
Luego, observa que sobre el bloque actúan dos fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:
Peso: P = M*g, vertical, hacia abajo;
Acción normal de la rampa: N, perpendicular a la rampa, hacia arriba.
Luego, aplicas la Segunda Ley de Newton (presta atención a la medida del ángulo que el peso forma con el eje OY), y tienes el sistema de ecuaciones:
-P*senθ = M*a,
N - P*cosθ = 0;
luego, sustituyes la expresión del módulo del peso, y queda:
-M*g*senθ = M*a, y de aquí despejas: a = -g*senθ (1),
N - M*g*P*cosθ = 0, y de aquí despejas: N = M*g*P*cosθ,
donde la expresión señalada (1) es la aceleración del bloque, y la expresión señalada (2) es el módulo de la acción normal que la rampa ejerce sobre dicho bloque.
Luego, planteas la ecuación posición-velocidad de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado, y queda:
v2 - vi2 = 2*a*(x - xi),
aquí cancelas los términos nulos, ya que la posición inicial y la velocidad final son nulas, y queda:
-vi2 = 2*a*x,
aquí sustituyes la expresión de la aceleración señalada (1), resuelves sigons, y queda:
-vi2 = -2*g*senθ*x,
y de aquí despejas:
x = vi2/(2*g*senθ),
y solo queda que reemplaces valores (vi = 5 m/s, θ = 20°, g = 9,8 m/s2) y hagas el cálculo.
Espero haberte ayudado.
30)
Observa que sobre la polea (que suponemos es ideal y no tiene masa) actúan tres fuerzas verticales, de las que indicamos sus módulos y sentidos:
Peso total: P = 950 N, hacia abajo,
Tensión del tramo de cuerda ligado al techo: T, hacia arriba,
Tensión del tramo de cuerda sujetado por el hombre: T, hacia arriba.
Luego, aplicas la Primera Ley de Newton (observa que consideramos positivo al sentido hacia arriba), y tienes la ecuación:
2*T - P = 0, de aquí despejas:
T = P/2, reemplazas el valor del módulo del peso total, resuelves, y queda:
T = 475 N,
que es el módulo de la tensión que el hombre debe imprimirle a la cuerda para que el conjunto ascienda (o descienda) con velocidad constante; y observa que si imprime una tensión cuyo módulo sea mayor, entonces el sistema ascenderá acelerado, y si imprime una tensión cuyo módulo sea menor, entonces el sistema descenderá acelerado.
Espero haberte ayudado.ero haberte ayudado.