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¿Error de concepto al resolver problema sobre una máquina de Atwood doble?

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  • ¿Error de concepto al resolver problema sobre una máquina de Atwood doble?

    Estimados compañeros de foro:

    He tratado de resolver un problema sobre la máquina de Atwood doble tratando de prescindir de las ecuaciones de ligadura para determinar la relación de las aceleraciones de los bloques que tan engorrosas me parecen. El enunciado es el siguiente:

    En la figura 5.85, las masas y están conectadas por un cordón ligero A que pasa por una polea ligera sin fricción B. El eje de la polea B está conectado por otro cordón ligero C a una masa pasando por una segunda polea ligera sin fricción D. La polea D está suspendida del techo por su eje. El sistema se suelta del reposo. En términos de , , y , a) ¿qué aceleración tiene el bloque ? b) ¿Y la polea B? c) ¿Y el bloque ? d) ¿Y el bloque ? e) ¿Qué tensión tiene el cordón A? f) ¿Y el cordón C?
    Haz clic en la imagen para ampliar  Nombre:	Captura de pantalla 2023-06-30 a las 8.31.58.png Vitas:	0 Tamaño:	18,9 KB ID:	362982



    Para realizar este problema, por mera conveniencia he supuesto que simplemente para que, en cada polea, el sistema se mueva hacia la derecha. Además, para la determinación de y he considerado el sistema polea B, y como un único sistema que se mueve a una determinada aceleración igual en módulo a .
    Por tanto, realizando la descomposición de fuerzas se tiene que:

    (Para )

    (Sistema polea B, y )


    De donde resulta:


    Ahora se debe determinar la aceleración de los bloques y considerando que "están en un marco acelerado" con



    como si se tratase de un ascensor. Haciendo esta consideración, se tiene:

    (Para )

    (Para )


    De por sí, el resultado de la aceleración de y la polea B no resulta correcto según el manual de soluciones, pero no entiendo por qué falla este razonamiento. Agradecería si alguien pudiese ayudar.

    PD. No he desarrollado el planteamiento para determinar las tensiones porque es bastante más sencillo.

    Saludos.

  • #2
    Escrito por David_CCM Ver mensaje
    (Sistema polea B, y )
    Esa ecuación no es cierta.
    la tensión en el lado izquierdo de la polea superior es dos veces es cada una de las tensiones de la polea inferior.
    Además las aceleraciones de m1 y m2 son diferentes de como has supuesto. Tienes que tener en cuenta los vínculo de aceleración entre los bloques m1 y m2.

    Saludos

    Comentario


    • #3
      Escrito por Richard R Richard Ver mensaje

      Esa ecuación no es cierta.
      la tensión en el lado izquierdo de la polea superior es dos veces es cada una de las tensiones de la polea inferior.
      Además las aceleraciones de m1 y m2 son diferentes de como has supuesto. Tienes que tener en cuenta los vínculo de aceleración entre los bloques m1 y m2.

      Saludos
      Gracias por tu respuesta.

      Con respecto a lo primero que comentas, entiendo que te refieres a la relación de las tensiones que se deduce a través del análisis en la polea B, esto es:


      En las expresiones que puse en la entrada original simplemente indiqué que las tensiones eran diferentes para el cable superior y para el cable inferior utilizando la notación y respectivamente. Como la tensión del cable que conecta con la polea B es la misma, de ahí deduje la ecuación que presenté (adjunto a continuación un diagrama). ¿Esto no sería correcto?

      Haz clic en la imagen para ampliar

Nombre:	Captura de pantalla 2023-06-30 a las 11.22.36.png
Vitas:	351
Tamaño:	47,4 KB
ID:	362985


      Con respecto a lo segundo, quizás es fallo mio al no haber sido suficientemente claro con la notación utilizada; la aceleración calculada inicialmente para y la polea B paso a llamarla para el "sub-problema" de la segunda máquina de Atwood, siendo la aceleración que tendría si el marco no estuviese acelerado. De ahí que las aceleraciones de los bloques y se relacione como:




      Conocida , ya que se calculó anteriormente, únicamente bastaría con determinar para, finalmente, determinar y .

      No sé si he sido me he explicado...

      Comentario


      • #4
        Hola a tod@s.

        En primer lugar, David_CCM, si , el sistema se moverá en sentido antihorario. Es decir, que la polea B descenderá, y subirá. También descenderá respecto de la polea B, y subirá respecto de la polea B. Hago todo el desarrollo, considerando lo anterior.

        1) 2ª ley para .



        . Siendo , la aceleración de subida de .


        2) 2ª ley para la polea B (que desciende con la misma aceleración , ya que la cuerda C es inextensible),




        Igualando (1) con (2),



        3) 2ª ley para .




        4) 2ª ley para .




        Igualando (3) con (4) y sustituyendo la expresión obtenida de ,



        Saludos cordiales,
        JCB.
        Última edición por JCB; 02/07/2023, 05:48:54.
        “Lo consiguieron porque no sabían que era imposible”, autor: Jean Cocteau.

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