fisica


Fuerzas de rozamiento

La fuerza e rozamiento surge al tratar de desplazar un objeto apoyando en otro, tiene dirección paralela al plano de desplazamiento y sentido tal que se opone al movimiento
Su origen está en la rugosidad que podemos apreciar al nivel microscópico incluso en superficies pulimentadas
También podemos decir que que la fuerza de rozamiento tiene dos derivaciones que sonlas que a continuación las veremos.
a) Fuerza de Rozamiento Estático (fS)
Este tipo de fuerza aparece cuando los cuerpos en contacto no deslizan. Su valor máximo se presenta cuando el deslizamiento es inminente, y el mínimo cuando la intención de movimiento es nula.
b) Fuerza de Rozamiento Cinético (fk)
Estas fuerzas se presentan cuando las superficies en contacto se deslizan una respecto ala otra. Su valor es prácticamente constante y vienen dado así:





La fórmula que representa el rozamiento es:
fk =uk.N
Donde :
fk  : Fuerza de rozamiento
uk : Coeficiente de rozamiento cinético
N : Normal
Los coeficientes de rozamiento son los valores para cuerpos en contacto, cuando el cuerpo está en reposo o movimiento
Materiales en contacto
Fricción estática
Fricción cinéticaHielo // Hielo
0,1
0,03
Vidrio // Vidrio
0,9
0,4
Vidrio // Madera
0,25
0,2
Madera // Cuero
0,4
0,3
Madera // Piedra
0,7
0,3
Madera // Madera
0,4
0,3
Acero // Acero
0,74
0,57
Acero // Hielo
0,03
0,02
Acero // Latón
0,5
0,4
Acero // Teflón
0,04
0,04
Teflón // Teflón
1,04
0,04
Caucho // Cemento (seco)
1,0
0,8
Caucho // Cemento (húmedo)
0,3
0,25
Cobre // Hierro(fundido)
1,1
0,3
Esquí (encerachimbodo) // Nieve (0ºC)
0,1
0,05
Articulaciones humanas
0,01
0,003


EJERCICIOS DE APLICACIÓN:

Ejercicio # 1

Tiramos de un bloque de masa 20 kg apoyado en una superficie horizontal con una fuerza paralela al suelo de 50 N. Sabiendo que su coeficiente de rozamiento estático es 0,5, calcula:
a) La fuerza de rozamiento.
b) Los valores de la fuerza derozamiento máximo y mínimo cuando arrastramos con fuerzas comprendidas entre 30 N y 120 N.
c) Recrea, en la escena que figura en la ayuda, las condiciones del problema y a partir de ellas aumenta la fuerza de tracción hasta que el cuerpo se mueva. ¿Qué valor puedes deducir de los datos de la escena para el coeficiente dinámico de rozamiento
Resolución:
a) peso = m·g = 20 ·9,8 = (aprox 20·10) =200 N






N = peso
N = P = 200 N
Fr máx. = m · N
Fr máx. = 0,5 · 200= 100 N

Como la fuerza de tracción no supera los 100 N no llega a producirse la fuerza de rozamiento máxima. Por lo tanto la Fr es igual a la de tracción y sólo alcanza los 50 N.
b) La F roz. máxima será de 100 N y la mínima de 30N, que se producirá cuando la fuerza de tracción sea mínima (30 N) y la máximaalcance los 100 N.
Suponer que cuando tiramos con una fuerza menor de 100 N aparece la Fr máxima (de 100 N), sería como suponer que, al tirar nosotros hacia la derecha, el cuerpo acelera hacia la izquierda por aparecer una fuerza de 100 N que se opone al movimiento. Así, cuando tiramos con 80 N, el cuerpo saldría hacia atrás arrastrado por una20 N (y esto no sucederá jamás).
c) Tal como vemos en laescena al sobrepasar la fuerza de tracción los 100 N la fuerza de rozamiento pasa a valer 80 N (la fuerza de rozamiento se hace un poco menor que la máxima).

Por lo tanto y dado que la normal no varía:
Fr máx. = m ' · N
80 = m ' · 200
m ' = 0,4
El coeficiente re rozamiento dinámico será 0,4.


Ejercicio # 2

Una caja de 30 kg es arrastrada en línea recta, apoyada sobre un planohorizontal, aplicándole una fuerza constante de 60 N. Determinar
el coeficiente de rozamiento entre la caja y el plano, para que se desplace manteniendo constante su energía mecánica.
La misma caja desciende por un plano inclinado 37°, donde el coeficiente de rozamiento es μd=0,25. Determinar qué fuerza paralela al plano la hará moverse con energía mecánica constante.

La primera parte del...