De muelles y fuerzas

Tal y como lo han demandado los alumnos de 4º, comenzamos una serie de problemas de fuerzas y presiones que les permita preparar el próximo examen. En esta ocasión el asunto va de fuerzas y de muelles, a través del concepto de fuerza elástica.

Topes final de vía de la estación de FranÇa (Barcelona)

La imagen muestra los topes final de vía, dispositivos que se colocaban al final de una vía y que actuaban como medio para detener algún tren que, por las razones que fuesen no pudiesen detenerse a tiempo. El émbolo que aparecen pintados de rojo en su interior, presionan un muelle que se encuentra encerrado en el interior del cuerpo pintado de negro. Imaginemos que una locomotora de 90,0 Tn se precipita hacia los dos topes con una velocidad de 30,0 km/h, y que por efecto del impacto contra ellos, éstos se han deformado 20,0 cm cada uno. Suponiendo que en el choque no ha habido transferencia de energía con el entorno, deduce la constante elástica del muelle que constituye cada tope. ¿Qué fuerza hay que ejercer sobre ellos para conseguir deformar los topes 12,0 cm? (no te olvides de señalar dirección y sentido)