Mostrando entradas con la etiqueta bloques en contacto. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta bloques en contacto. Mostrar todas las entradas

viernes, 28 de febrero de 2025

Dinámica de dos bloques en contacto en una superficie plana sin rozamiento al aplicar una fuerza a uno de ellos

Un bloque $B_1$ de masa $m_1$ y un segundo bloque $B_2$ de masa $m_2$ se encuentran en contacto y en reposo sobre una superficie horizontal. El rozamiento de ambos bloques con la superficie plana se considera despreciable. Se aplica a $B_1$ una fuerza $F$ en la cara opuesta a la enfrentada con el bloque $B_2$. Queremos calcular la aceleración $a$ del movimiento del conjunto formado por los dos bloques en la dirección de la fuerza aplicada, así como la fuerza con la que el bloque $B_1$ actúa sobre el bloque $B_2$.

Como el problema es unidemensional, omitiré la notación vectorial. Consideremos el subsistema (1) formado por el bloque $B_1$ en contacto con $B_2$, según la segunda ley de Newton se tiene que $F-f_{21}=m_1\,a$, donde $f_{21}$ representa la fuerza que $B_2$ ejerce sobre $B_1$, que tiene sentido opuesto a $F$; por otra parte, considerando el subsistema (2) formado por el bloque $B_2$ en contacto con $B_1$, es claro que actúa sobre $B_2$ una fuerza $f_{12}$ (de sentido opuesto a $f_{21}$) que le transmite el bloque $B_1$, luego aplicando la segunda ley de Newton en (2), podemos escribir $f_{12}=m_2\,a$.

Por la tercera ley de Newton, es claro que $f_{21}$ y $f_{12}$ son iguales en módulo, esto es, $f_{12}=f_{21}=:f$. Luego, tenemos que resolver el siguiente sistema de ecuaciones: $$\left\{\begin{matrix} F-f=m_1\,a \\ f=m_2\,a\end{matrix}\right.$$ de donde, muy fácilmente, se obtiene como solución la aceleración y la fuerza pedidas: $$\begin{matrix} a=\dfrac{F}{m_1+m_2} \\ \\ f=\dfrac{m_2}{m_1+m_2}\,F\end{matrix}$$ $\diamond$