Un vehículo, con una masa total de 500 kg, se desplaza en línea recta y horizontalmente, con una rapidez de 20 m/s. En cierto momento el conductor acciona los frenos, actuando una fuerza de 1.000 N en dirección contraria al movimiento del vehículo. ¿Cuánto tiempo demora el vehículo en detenerse desde el momento en que el conductor aplica los frenos?

_{DEMRE / Universidad de Chile (2020). Modelo de Prueba de Ciencias Física.}

Respuesta correcta: C) 10,0 s

Explicación paso a paso

• La fuerza de frenado actúa en sentido opuesto al movimiento, por lo que provoca una aceleración (en realidad, desaceleración) constante. Podemos calcularla con la segunda ley de Newton:

  \( F = m\,a \;\Longrightarrow\; a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{1000\;\text{N}}{500\;\text{kg}} = 2\;\text{m/s}^2 \) (hacia atrás).

• El vehículo parte con una rapidez inicial \(v_0 = 20\;\text{m/s}\) y se detiene cuando su velocidad final es \(v = 0\;\text{m/s}\). Usamos la ecuación de movimiento con aceleración constante:

  \( v = v_0 + a\,t \).

  Como la aceleración es opuesta al movimiento, tomamos \(a = -2\;\text{m/s}^2\):

  \( 0 = 20 + (-2)\,t \;\Longrightarrow\; 2\,t = 20 \;\Longrightarrow\; t = 10\;\text{s}. \)

• Por lo tanto, el vehículo tarda 10 segundos en detenerse.