Un bloque de masa 75.0 kg está en la parte superior de una rampa que forma un ángulo de 25º con la superficie, a una altura de 4.0 m y sujeto por una cuerda. Otro bloque idéntico está suspendido de una cuerda a la misma altura. En un momento dado, se corta ambas cuerdas a la vez y el primer bloque desliza por la rampa sin rozamiento, y el segundo bloque cae libremente. Consideramos que la aceleración de la gravedad es 9.8 m/s2.

Argumenta y calcula:

1. La energía potencial gravitatoria de ambos bloques al inicio.
2. La distancia recorrida por ambos bloques.
3. El módulo de la aceleración que tiene cada bloque en cualquier instante mientas se mueve.
4. El tiempo que tarda cada bloque en llegar al suelo.
5. El módulo de la velocidad de cada bloque al llegar al suelo.
6. La energía cinética de cada bloque al llegar al suelo.
7. La energía cinética de cada bloque en comparación con su energía potencial gravitatoria.
8. El trabajo de la fuerza de la gravedad que ha realizado.

Si existe una fuerza de rozamiento entre la rampa y el bloque con coeficiente de rozamiento 0.2 calcula:

1. La nueva velocidad con la que llega al suelo el bloque de la rampa.
2. El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento.
3. La diferencia de tiempo que tardan en llegar al suelo, y si llega antes que el bloque de caída libre.

1. ¿De qué depende la energía potencial gravitatoria? ¿Son iguales la masa, la gravedad y la altura de ambos?
2. De uno de ellos, es obvio. Del otro habrá que usar algo de trigonometría.
3. Partiendo de la cinemática, pero debemos recordar que para cada bloque hay una componente de la fuerza afecta a su movimiento efectivo, y de ahí calcular su aceleración aplicando la segunda ley de Newton.
4. Conociendo el espacio y sabiendo que la aceleración es constante en todo su recorrido, podremos calcular el tiempo usando las expresiones de la cinemática.
5. Ya conocido el tiempo que desliza, y el espacio que recorre, teniendo en cuenta que es un MRUA podremos calcular la velocidad.
6. Partiendo del valor de la velocidad, podremos calcular la energía cinética de cada bloque.
7. Observa los resultados obtenidos y argumenta que sucede.
8. Como conocemos la fuerza que actúa en el desplazamiento de cada bloque, podemos calcular el trabajo a partir de su expresión. Pero también podemos usar el principio de conservación de energía.

Cuando hay fuerza de rozamiento:

1. La segunda ley de Newton del bloque que desliza por la rampa debe incluir la fuerza de rozamiento, por lo que cambia la aceleración. Recordando que la distancia es la misma, podremos calcular la velocidad.
2. Como conocemos la expresión de la fuerza de rozamiento, que es constante en cada punto del recorrido y va en dirección del movimiento del bloque, podremos calcular su trabajo como el producto de la fuerza por la distancia recorrida.
3. Partiendo de la nueva aceleración y la distancia recorrida, podremos calcular el tiempo, y compararlo con el del bloque de caída libre.