Question

Estamos bajando dos cajas de madera con frutos menores (una encima de la otra) por una rampa con una inclinación de 30 grados con la horizontal. La caja inferior tiene una masa de 80kg y su coeficiente de fricción con el suelo es de 0.3, y la caja superior tiene una masa de 30kg con un coeficiente de fricción con la caja inferior de 0.8. Calcula la fuerza que tenemos que ejercer para que ambas cajas bajen con velocidad constante de 0.5m/s.

Answer 1

La situación planteada se muestra a continuación:

(El diagrama mostrado es para la caja inferior). A continuación mostramos el diagrama para la caja superior:

Si consideramos el sistema de dos cajas como uno solo tenemos el siguiente sistemas de ecuaciones:

`\begin{gathered} F+F_f-W_x=0 \\ N-W_y=0 \end{gathered}`

De donde:

`\begin{gathered} F=W_x-F_f \\ F=W_x-\mu N \\ F=W_x-\mu W_y \\ F=(80)(9.81)\sin 30-(0.3)(80)(9.81)\cos 30 \\ F=188.5 \end{gathered}`

Ahora debemos determinar si la caja de arriba no se resbala al aplicar esta fuerza, para esto debemos recordar que la fricción es máxima con el coeficiente de fricción estático.

Entonces tenemos que la fricción es máxima para el bloque de arriba cuando:

`F_f=(0.8)(30)(9.81)\cos 30=203.89`

Dado que la fuerza que debemos aplicar no es mayor a la fricción máxima concluimos que ambas cajas bajaran al mismo tiempo. Por lo tanto la fuerza que debemos aplicar es de 188.5 N.