Answer:
Definimos momento como el producto entre la masa y la velocidad
P = m*v
(tener en cuenta que la velocidad es un vector, por lo que el momento también será un vector)
Sabemos que el peso de la paca de heno es 175N, y el peso es masa por aceleración gravitatoria, entonces.
Peso = m*9.8m/s^2 = 175N
m = (175N)/(9.8m/s^2) = 17.9 kg
Ahora debemos calcular la velocidad de la paca justo antes de tocar el suelo.
Sabemos que la velocidad horizontal será la misma que tenía el avión, que es:
Vx = 36m/s
Mientras que para la velocidad vertical, usamos la conservación de la energía:
E = U + K
Apenas se suelta la caja, esta tiene velocidad cero, entonces su energía cinética será cero y la caja solo tendrá energía potencial (Si bien la caja tiene velocidad horizontal en este punto, por la superposición lineal podemos separar el problema en un caso horizontal y en un caso vertical, y en el caso vertical no hay velocidad inicial)
Entonces al principio solo hay energía potencial:
U = m*g*h
donde:
m = masa
g = aceleración gravitatoria
h = altura
Sabemos que la altura inicial es 60m, entonces la energía potencial es:
U = 175N*60m = 10,500 N
Cuando la paca esta próxima a golpear el suelo, la altura h tiende a cero, por lo que la energía potencial se hace cero, y en este punto solo tendremos energía cinética, entonces:
10,500N = (m/2)*v^2
De acá podemos despejar la velocidad vertical justo antes de golpear el suelo.
√(10,500N*(2/ 17.9 kg)) = 34.25 m/s
La velocidad vertical es 34.25 m/s
Entonces el vector velocidad se podrá escribir como:
V = (36 m/s, -34.25 m/s)
Donde el signo menos en la velocidad vertical es porque la velocidad vertical es hacia abajo.
Reemplazando esto en la ecuación del momento obtenemos:
P = 17.9kg*(36 m/s, -34.25 m/s)
P = (644.4 N, -613.075 N)
. Re-arranging the formula, we can calculate the time t needed to do this amount of work: