Considera la fuerzas que actúan sobre cada cuerpo (M1, M2, polea):
1)
Sobre el bloque M1 actúan tres fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:
Peso: P1 = M1*g = 2*10 = 20 N, vertical, hacia abajo;
Acción normal del plano: N1, vertical, hacia arriba;
Tensión de la cuerda: T1, horizontal, hacia la derecha;
luego, aplicas la Segunda Ley de Newton y tienes el sistema de ecuaciones:
N1 - P1 = 0, de donde despejas: N1 = 20 N;
T1 = M1*a, reemplazas valores, y queda:
T1 = 2*a (1).
2)
Sobre el bloque M2 actúan dos fuerzas, de las que indicamos sus módulos, direcciones y sentidos:
Peso: P2 = M2*g = 5*10 = 50 N, vertical, hacia abajo;
Tensión de la cuerda: T2, vertical, hacia arriba;
luego, aplicas la Segunda Ley de Newton y tienes la ecuación:
P2 - T2 = M2*a, reemplazas valores, y queda: 50 - T2 = 5*a, haces pasajes de términos, y queda:
50 - 5*a = T2 (2).
3)
Sobre la polea actúan dos fuerzas tangenciales, de las que indicamos sus módulos, direcciones, sentidos y brazos de momento con respecto al eje de giro:
Tensión de la primera cuerda: T1, horizontal, hacia la izquierda, con brazo de momento R;
Tensión de la segunda cuerda: T2, vertical, hacia abajo, con brazo de momento R;
luego, aplicas la ecuación de rotación con respecto al eje de giro de la polea, y queda:
-R*T1 + R*T2 = Ip*a/R, divides en todos los términos por R, y queda:
-T1 + T2 = Ip*a/R2, reemplazas valores, resuelves operaciones numéricas, y queda:
-T1 + T2 = 80*a (3).
Luego, sustituyes las expresiones señaladas (1) (2) en la ecuación señalada (3), y queda:
-2*a + 50 - 5*a = 80*a, haces pasajes de términos, reduces términos semejantes, y queda:
-87*a = -50, haces pasaje de factor como divisor, y queda: a ≅ 0,575 m/s2;
luego, reemplazas en las ecuaciones señaladas (1) (2), y queda: T1 ≅ 1,149 N, T2 ≅ 47,126 N.
Luego, considera un eje de posiciones (alturas) OY vertical, con sentido positivo hacia arriba y origen al nivel del suelo, y plantea las expresiones de las variaciones de la energía potencial gravitatoria de los tres cuerpos, de la energía cinética de traslación de los cuerpos M1 y M2, y de la energía cinética de rotación de la polea, cuya suma es igual a cero por conservación de la energía mecánica total del sistema (consideramos que el inicio el sistema está en reposo, y al final que el cuerpo M2 está a punto de tocar el suelo):
ΔEP = EPf - EPi =
= (M1*g*H + Mp*g*H + M2*g*0) - (M1*g*H + Mp*g*H + M2*g*h)= M2*g*h = -5*10*0,8 = -40 J;
ΔECT = ECTf - ECTi =
= ( (1/2)*M1*v2 + (1/2)*Mp*02 + (1/2)*M2*v2 ) - ( (1/2)*M1*02 + (1/2)*Mp*02 + (1/2)*M2*02 ) =
= (1/2)*2*v2 + (1/2)*5*v2 = 3,5*v2 (en J);
ΔECR = ECRf - ECRi = (1/2)*Ip*v2/R2 - (1/2)*Ip*02/R2 = (1/2)*Ip*v2/R2 = (1/2)*0,8*v2/0,12 = 40*v2 (en J);
luego, plantea la variación de energía mecánica total del sistema:
ΔEM = ΔEP + ΔECT + ΔECR = -40 + 3,5*v2 + 40*v2 = -40 + 43,5*v2;
luego, plantea la condición de conservación de la energía mecánica del sistema:
ΔEM = 0, sustituyes en el primer miembro, y queda:
-40 + 43,5*v2 = 0, haces pasaje de término, y luego de factor como divisor, y queda:
v2≅ 0,920, haces pasaje de potencia como raíz, y queda:
v ≅ 0,959 m/s.
Espero haberte ayudado.