1. Comprender las fuerzas involucradas:
* Peso de la taza: La taza tiene una masa de 200 g (0.2 kg), por lo que su peso (fuerza debido a la gravedad) es:
* Peso (w) =masa (m) * aceleración debido a la gravedad (g) =0.2 kg * 9.8 m/s² =1.96 N
* Fuerza de fricción: El mantel ejerce una fuerza de fricción de 0.10 N en la taza.
* Fuerza neta: La fuerza neta que actúa sobre la taza es la diferencia entre el peso y la fuerza de fricción. Dado que la fricción se opone al movimiento, lo restamos del peso:
* Fuerza neta (f_net) =peso (w) - fuerza de fricción (f) =1.96 n - 0.10 n =1.86 n
2. Calcule la aceleración:
* La segunda ley de Newton: La segunda ley de movimiento de Newton establece que la fuerza neta que actúa sobre un objeto es igual a su masa, su aceleración:
* F_net =m * a
* Resolviendo la aceleración: Podemos reorganizar la ecuación para encontrar la aceleración:
* a =f_net / m =1.86 n / 0.2 kg =9.3 m / s²
3. Análisis de la situación:
* La taza acelerará hacia arriba debido a la fuerza neta. ¡La aceleración de 9.3 m/s² es en realidad mayor que la aceleración debido a la gravedad (9.8 m/s²)! Esto significa que la taza no caerá de inmediato, y el mantel la tirará hacia arriba.
Nota importante: Esto supone que el mantel se saca lo suficientemente rápido como para superar la fuerza inicial de la gravedad en la taza. En realidad, el mantel probablemente necesitaría ser sacado extremadamente rápido para lograr este efecto.
Avíseme si desea explorar otros aspectos de este escenario, como:
* ¿Qué tan rápido necesita ser tirado el mantel para lograr esta aceleración?
* ¿Cuánto tiempo llevará la taza dejar la mesa?
* ¿Qué pasa si el mantel se tira a una velocidad constante en lugar de una aceleración?