Problema de bloques y poleas con fricción: la condición para el deslizamiento [cerrado]

Encontré un problema con los bloques y las poleas, del cual no estoy seguro. Los diagramas que he dibujado se dan a continuación. Necesitamos encontrar la masa mínima. METRO del bloque 3 , tal que bloque 1 comienza a deslizarse contra el bloque 2 . Las masas y los coeficientes de fricción se muestran en el primer diagrama. Las fuerzas relevantes se muestran en el segundo diagrama.

¡Importante! Considero el caso de los bloques 1 y 2 moviéndose juntos hacia la izquierda con aceleración a , es decir, que no se deslicen entre sí, e intente encontrar la masa máxima METRO que lo hace posible. Creo que esto es equivalente al problema inicial.

La segunda polea se considera parte del bloque. 2 , por lo que se considera que las fuerzas que actúan sobre una polea actúan sobre el bloque 2 . La cuerda es inextensible y sin masa, las poleas son sin masa. La fricción estática máxima entre bloques 1 y 2 se toma igual a la fricción cinética.

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El diagrama anterior se puede considerar como parte del enunciado del problema. El siguiente diagrama es mi opinión sobre las fuerzas que actúan sobre los cuerpos en la dirección del movimiento. No estoy seguro de la parte marcada con un signo de interrogación.

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Así es como escribo la segunda ley de Newton (para la dirección del movimiento) para los tres bloques:

( 1 )       metro a = 4 m metro gramo T

( 2 )       2 metro a = 2 T 3 m metro gramo 4 m metro gramo

( 3 )       METRO a = METRO gramo T

Si es correcta, estas tres ecuaciones nos permiten encontrar las tres incógnitas METRO , a , T .

Estoy seguro de la tercera ecuación, es simple.

Mis preguntas son sobre las fuerzas que actúan entre bloques. 1 y 2 - el área en cuestión se muestra en el segundo diagrama.

Es la fuerza, lo que hace Block 1 acelerar hacia la izquierda, sólo la fricción estática (máxima) 4 m metro gramo ? y la tension T (flecha roja) está obstaculizando esta fuerza?

¿Deberíamos incluir la misma fuerza que actúa sobre el Bloque 2 (por la tercera ley de Newton) y dificultando su aceleración junto con la fricción entre Block 2 y el talbe (flechas azules)?

Espero que esta pregunta no esté fuera de tema, no estoy seguro de cómo aclararla más. He leído los duplicados, pero no encontré ninguno (es decir, ninguna pregunta que me ayude a comprender mejor la mía). Todos los problemas son más fáciles que el mío.

Conozco todos los conceptos relevantes, pero no puedo entender la situación actual, especialmente cómo los dos bloques se afectan entre sí.


PD Para que quede claro, después de resolver el sistema obtengo:

METRO = 15 m 4 m metro

Lo cual tiene sentido numéricamente (es decir, la masa es positiva).

Básicamente estoy preguntando si mi sistema de ecuaciones es correcto.

PPS Yo mismo dibujé el segundo diagrama con todas las fuerzas y marqué cada una de ellas por color. No se dio en el enunciado del problema.

Tus ecuaciones son correctas. Has escrito la ecuación de movimiento para cada bloque. Entonces, ¿por qué no los resuelves y ves si lo que obtienes tiene sentido? Parece que está preguntando si debe incluir fuerzas que no actúan en ese bloque. No. Solo las fuerzas que actúan sobre cada uno: rojo para el bloque 1, azul para el bloque 2.
@sammygerbil Dado que 1 comienza a deslizarse contra 2, ¿no significaría que las aceleraciones de 1 y 2 serían diferentes? También 1 debe acelerar a la derecha. La segunda ecuación saldría mal entonces si 2 también acelera hacia la derecha
@YuriyS Lo tengo. Entonces sacas el valor máximo de M y es por eso que no puedo tomar su aceleración a la derecha.
@Shashaank: para la mayoría de los valores de METRO el bloque 1 se mueve a la derecha en relación con el bloque 2. Pero la pregunta es por el valor de METRO lo que hace que los bloques 1 y 2 aceleren juntos hacia la izquierda. (El bloque 1 no tiene que moverse para que haya fricción estática en él). Yuriy puso esta condición en las ecuaciones, lo cual está bien.
@YuriyS: Su comprensión de las fuerzas en los bloques 1 y 2 es correcta, pero la ecuación 3 no es correcta. La aceleración del bloque. METRO no es lo mismo que los bloques 1 y 2! Me perdí esto cuando te dije antes que los 3 son correctos.
@sammygerbil, pero el cable es inextensible y no se desliza entre 1 y 2. Por lo tanto, el bloque 3 tiene que moverse la misma longitud que los bloques 2 y 1
@sammygerbil Pero creo que Yuriy S ha formado las ecuaciones correctas ya que, como dice, el cable es inextensible.
@Shashaank, Yuriy: Sí, tienes razón. La cuerda no se mueve alrededor de la polea. Mi error. Las ecuaciones y el resultado son correctos.
@sammygerbil, ¡muchas gracias! Y Shashaank también

Respuestas (2)

Para mi: Para el bloque (1):

T = METRO gramo < 4 m metro gramo METRO < 4 m metro
porque el bloque no se desliza. Para el bloque (1) y (2):
T = METRO gramo > m 3 metro gramo METRO > 3 m metro
para que los bloques (1 y 2) comiencen a deslizarse

Creo que si 3 m metro < METRO < 4 m metro los bloques (1 y 2) no se deslizan entre ellos. Pero se mueven juntos por la fricción entre ellos.

Estoy de acuerdo con el usuario 136934. Si el sistema comienza en reposo y M < 3 μm, nada se moverá. Si M > 4 μm, la masa superior puede deslizarse; sin embargo, una vez que comienza la aceleración, la tensión caerá por debajo de Mg y el deslizamiento puede detenerse.