Ejemplo de una caja que desciende en un plano inclinado sin fricción

En un plano inclinado la aplicación de las leyes de Newton es algo peculiar ya que se requiere usar el plano cartesiano paralelo al plano inclinado con el objetivo de facilitar los cálculos. 

Fig. 1: Plano cartesiano en un plano inclinado

Una vez se cuente con el plano cartesiano se representan las fuerzas presentes: el peso y la normal.

Fig. 2: Peso y fuerza normal en un plano inclinado

Ahora se muestran la componentes \( x \)  y \( y \) del peso (\( w \)).


Componentes x y y del peso (w)

Ya que la caja se mueve exclusivamente en el eje \( x \), la ecuación de movimiento corresponde al componente \( x \) del peso, \( w_x \).

\( -w_x = ma \) 

\( -w_x=w \cdot \sin \theta \)

Entonces, 

\( -w \cdot \sin \theta = ma \) 

\( -mg \cdot \sin \theta = ma \) 

Simplificando, 

\( -g \cdot \sin \theta = a \) 

De modo que la aceleración de un objeto que se desliza sin fricción en un plano inclinado depende del valor de la gravedad \( g \)  y del ángulo de inclinación \( \theta \). 

La aceleración \( a \) cuando \( \theta = 30º \) en La Tierra es:

\( a = -g \cdot \sin \theta \)

\( a = (-9,8 m/s^2)(\sin 30º)  \)   

\( a = -4,9 m/s^2 \)