1
Nivel
Primer ciclo
Dificultad
6
 
Categoría
Leyes de Newton en una dimensión

Una cobra real de longitud L y masa m uniformemente distribuida reposa sobre el suelo. La cobra decide elevarse verticalmente. ¿Cuál será el valor de la fuerza media que ejerce el suelo sobre ella y hace que la cobra se eleve hacia arriba con una velocidad constante v? Despreciar todo tipo de rozamiento.

Solución disponible
Carroza
 

Inicialmente, toda el cuerpo de la cobra reposa sobre el suelo. En el instante inicial, t = 0, la cobra levanta su cabeza que se mueve con velocidad (vertical) constante, . Por supuesto, el resto del cuerpo le sigue. Al cabo de un tiempo t, la longitud de la cobra que se ha levantado es . Por lo tanto, como la masa está distribuida de forma uniforme, la masa de la parte levantada será

(1)

La parte de la cobra que permanece en el suelo no se mueve verticalmente, por lo que la componente vertical de la cantidad de movimiento es

(2)

La segunda ley de Newton nos dice que la fuerza resultante total es igual a la variación temporal del momento, es decir,

(3)

En la dirección vertical, tenemos dos fuerzas: la que ejerce el suelo, F, la incógnita del problema; y el peso. Por lo tanto,

(4)

Por lo tanto

(5)
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