¿Cómo planteo este ejercicio de física? Trineo y pingüino
Es un ejercicio bastante particular, pero no comprendo si es necesario hacer dos diagramas o solo bastaría con uno:
Un pingüino de 5 kg esta sentado sobre un trineo de 10 kg, como en la figura. Se aplica al trineo una fuerza horizontal de 45 N, pero el pingüino intenta impedir el movimiento sujetándose de una cuerda atada a un árbol. El coeficiente de fricción cinética entre el trineo y la nieve, así como el que hay entre el trineo y el pingüino, es de 0.20.
a) Dibuje un diagrama de cuerpo libre del pingüino y uno más del trineo, e identifique la fuerza de reacción a cada fuerza que incluya. (¿Acá cuáles irían en cada punto cardinal?)
Determine:
b) La tensión en la cuerda
c) La aceleración del trineo.
La figura es la última de las tres: 
2 Respuestas
- a) DCL pinguino.
Horizontal; - m(p) g c1(roce) +T =0
Vertical : - m(p) g +R1=0
DCL trineo.
Horizontal: F neta = F aplicada - c2 g (m(p)+m(t))
Vertical: - (m(p) + m(t)) g + R2 = 0
b) T = M(p) g c1( roce) = 5 Kg x 10 m/seg^2 x 0.20 = 10 N
c) Fuerza neta sobre el trineo = 45 N - 150 N x 0.20 = 15 N
15 N= 15 Kg x aceleracion trineo
aceleracion del trineo = 1 m/seg^
Además de lo calculado ya en la respuesta de albertx, en el ejercicio te piden que identifiques las fuerzas de reacción a cada una de las que aparecen en el DCL.
Para ello, conviene recordar la tercera ley de Newton para dos cuerpos A y B que interactúan; esta ley, de forma esquemática, dice lo siguiente:
Si A ejerce una fuerza F sobre B, entonces B ejercerá una fuerza -F sobre A (mismo módulo y dirección, pero sentido opuesto).
Lo que se debe hacer, entonces, es identificar A y B para cada fuerza que te aparezca en un problema.
Para el peso del trineo, A es la Tierra y B el trineo: la tierra A ejerce una fuerza sobre el trineo B de valor [masa del trineo · g]; la reacción será, entonces, una fuerza igual y opuesta que ejercerá el trineo B sobre la Tierra A. Esta reacción no aparece, naturalmente, en el diagrama de fuerzas del trineo porque, simplemente, no se ejerce sobre el trineo sino sobre la Tierra (aparecería si hiciéramos un DCL para la Tierra). Y por eso no se anulan en ningún caso.
Otro ejemplo. El pingüino A tira por la cuerda B hacia sí; la reacción a esta fuerza es la fuerza que la cuerda B hace sobre el pingüino A y actuando en sentido contrario. De nuevo, en el diagrama de fuerzas para el pingüino, no puede aparecer la fuerza que hace el pingüino, ya que actúa sobre la cuerda, sino que ha de aparecer la reacción que hace la cuerda sobre él.
Podríamos seguir la cadena: la cuerda A ejerce una fuerza sobre el árbol B; la reacción es la fuerza que el árbol B hace sobre la cuerda A.
Un ejemplo más: el trineo A ejerce una fuerza (la fuerza de fricción) sobre el pingüino B; la reacción, de sentido opuesto, la hace el pingüino B sobre el trineo A. La primera de estas dos fuerzas ha de aparecer en el DCL para el pingüino, y la segunda, en el DCL del trineo.
Etc.