¿Cuál es la fuerza mínima requerida para mover este bloque?

Por favor, no informe. No es una pregunta de tarea. Ayer en mi examen de física había esta pregunta. hay un bloque de masa metro conectado a un resorte como se muestra en la figura. la constante del resorte es k y el coeficiente de rozamiento entre el bloque y el suelo es m . han preguntado cuál es la fuerza horizontal mínima F aplicado como se muestra en la figura para que el bloque comience a moverse. respondí m metro gramo considerando todo el sistema masa resorte como un solo sistema masa metro . pero un amigo dijo después que sería 1 2 m metro gramo porque la fuerza se aplica sobre el resorte y si la fuerza lo alarga X longitud,

k X = m metro gramo
y,
F X = 1 2 k X 2
así resolviendo,
F = 1 2 µ metro gramo
. ¿Tiene razón? por favor explique en detalle por qué tiene razón o no. Y por favor señale el problema en mi forma de pensar si estoy equivocado.ingrese la descripción de la imagen aquí

lo que está diciendo es que está igualando el aumento de energía potencial al trabajo realizado por la fuerza sobre el resorte. No entiendo su punto.

Esta primavera me vuelven loca las preguntas, espero que os den respuesta porque a mí también me gustaría saber cómo solucionarlo. Aparte de eso, creo que su enfoque no es correcto ya que no tuvo en cuenta la fuerza del resorte.
"tarea" se usa como una categoría generalizada, así que, lo siento, pero las preguntas del examen se tratan de la misma manera. De todos modos, dado que aparentemente se considera que el resorte no tiene masa, y lo que es más importante, la pregunta es cuándo se moverá el bloque, no el resorte, y no cuánto se moverá el bloque, debería poder ver el camino a la respuesta correcta .
Si el resorte está unido a la masa, ¿cómo puedes estirar el resorte? Cualquier fuerza que ejerza sobre el resorte arrastrará consigo la masa conectada. ¿O es ese el punto que estás haciendo?
Pista #1: tiras del resorte. Es el resorte que tira de la masa.
Le sugiero que edite la pregunta y use el formato matemático para facilitar la lectura. Incluya cualquier expresión $...$y use palabras clave especiales como \frac{a}{b}para a b , x^2para X 2 y x_1para X 1 .

Respuestas (2)

¿Cuál sería la fuerza si no hubiera resorte? Cada lado del resorte siente la misma fuerza, por lo que si coloca una caja negra alrededor del resorte y solo ve la cuerda "entrando" y una cuerda "saliendo" de la caja, con la misma tensión en cada uno, la fuerza necesaria mover la caja sería lo mismo.

Esto significa que su enfoque es correcto.

Pero si la fuerza aplicada estira el resorte, ahora tira tanto de la masa como de quien crea la fuerza, entonces, ¿no necesitarías algo más que la fricción para tirar de la masa? . Nunca entiendo estos problemas de fuerza variable: P
@Pablo: la fuerza habría hecho más trabajo, sí, pero hasta que el bloque se mueva, solo estás trabajando contra el resorte; una vez que el bloque se mueve, no realiza más trabajo en el resorte (ya que ambos extremos del resorte se moverán en la misma cantidad, el resorte no se estira más). Si hubiera una fuerza diferente entre los dos extremos del resorte, habría una fuerza neta sobre el resorte y se aceleraría; pero no tiene masa, por lo que aceleraría infinitamente rápido hasta que las fuerzas fueran nuevamente las mismas.
Muchas gracias Floris, ¿este tipo de física se explica en textos de dinámica clásica como Goldstein?
No estoy familiarizado con ese texto; pero normalmente esto se explica en la mayoría de los cursos de física de la escuela secundaria. Aunque el kilometraje varía con los profesores de física... desde lo muy bueno hasta lo extremadamente desconcertante.
gracias señor por su respuesta @Floris pero señor nuestro maestro dijo que tiene razón. no lo entiendo cómo ? ¿Puede por favor explicar en detalle?
La fuerza promedio aplicada durante el curso del movimiento es de hecho la mitad de la fuerza aplicada cuando el bloque comienza a moverse. Pero si extendieras el resorte a 0.99x, el bloque aún no se movería. Un poco más y se mueve. Ese es el momento en que aplicas la "fuerza mínima requerida", y es m metro gramo .
Es curioso cómo estoy terminando la escuela secundaria, pero no hemos visto estos problemas, solo los casos muy simples.
No te preocupes hermano @Pablo el aprendizaje no es función de la edad ;)
@SubharanilSinha Sí por suerte jajaja es que el sistema educativo de España es una pérdida de tiempo.
@Pablo que bueno que tienes al resto del mundo para pedir ayuda... :-)
@Floris sí, Physics Forums y Stack Exchange definitivamente me han ayudado mucho.

F(x) = kx, según la Ley de Hooke. Esto significa que su amigo está equivocado y usted respondió la pregunta correctamente.

Nota: la energía potencial del resorte es (kx^2)/2, por lo que tu amigo confundió energía potencial con fuerza. Un poco de análisis dimensional disminuiría en gran medida la posibilidad de mezclar las unidades de esta manera.

señor gracias por su respuesta. pero lo que está diciendo es que está equiparando el aumento de energía potencial al trabajo realizado. No entiendo quién es la energía potencial. y señor, ¿no es correcto el análisis dimensional?
¿Cuál es la fuerza mínima requerida para mover este bloque?
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