Fuerzas de rozamiento

Coeficientes y fuerzas de rozamiento
Coefficients and friction forces



Resumen
La dinámica es la rama de la física mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos analizando las causas que lo producen. Todos los movimientos son resultado de interacciones entre los cuerpos. Interacciones que analizadas deben permitir ser expresadas cuantitativamente. En consecuencia además de losconceptos de longitud y tiempo que se manejan en la cinemática, se deben introducir la fuerza y la masa. En este estudio extensivo de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos se encuentra las denominadas fuerzas de rozamiento o de fricción, y con la finalidad de comprender más estas se ha desarrollado una práctica de laboratorio en la cual sea posible percibir la influencia de estas fuerzas sobre elmovimiento de un cuerpo dado.
Palabras claves: Fuerza, fricción, rozamiento.



1. Introducción

1.1. Objetivo
-Determinar el coeficiente de rozamiento entre dos superficies solidas.

1.2. Marco teórico
Sabemos por la experiencia, que cuando un objeto se desliza o rueda sobre otro, las fuerzas de rozamiento entre ellos pueden ser grandes. A menudo son los factores dominantes en losproblemas relativos al mo-vimiento.
La experiencia sobre el rozamiento ha conducido a gene-ralizar sus leyes de un modo extremadamente simple. Cuando dos cuerpos sólidos están en contacto, entonces, la fuerza de rozamiento que recibe cada uno de ellos tiene sentido opuesto al movimiento o a la tendencia de moverse.
Las fuerzas de rozamiento que obran entre superficies que se encuentran en reposo unacon respecto a la otra, se llaman fuerzas de Rozamiento Estático. La magnitud de la máxima fuerza de Rozamiento Estático será igual a la magnitud de la fuerza necesaria para iniciar el movimiento. Las fuerzas que obran entre superficies que se encuentran en movimiento relativo se llaman fuerzas de Rozamiento Cinético.
La proporción entre la máxima fuerza de Rozamiento Estático y la magnitud de lafuerza normal se llama Coeficiente de Rozamiento Estático para las superficies de que se trata.
El bloque colocado sobre una superficie horizontal (figura 1), está sometido a las 4 fuerzas indicadas, que son: W el peso, N la normal, FS la fuerza de Rozamiento Estático, Fa fuerza aplicada. Colocando el eje x, a lo largo del plano (dirección horizontal), y el eje Y per-pendicular al plano (direcciónvertical), la primera ley de Newton para dicho bloque permite escribir


Figura 1. Diagrama de cuerpo libre, plano horizontal.

[1]

[2]

Para la menor fuerza Fa que logra mover el bloque, se cumple que

[3]

Utilizando las ecuaciones [2] y [3] en la ecuación [1], se obtiene[4]

Cuando el bloque está sobre un plano inclinado, (figura 2), permanece en reposo mientras el ángulo de inclina-ción entre la superficie horizontal y el plano inclinado sea pequeño, pero para un determinado ángulo de inclinación el bloque comienza a moverse, llamemos a este ángulo θS. Para todo ángulo de inclinación menos que θS, el bloque esta en equilibrio, lo quesignifica que la suma de las fuerzas que actúan sobre el bloque es nula. Por lo tanto, la suma de las fuerzas sobre el eje x cual-quiera que se adopte, y la suma de las fuerzas sobre un eje y, perpendicular a x, deben ser también nulas. Cuando el bloque se mueva lo hará a lo largo del plano, entonces se puede adoptar, simplemente por conve-niencia, como eje X aquel que está a lo largo del plano, por lotanto el eje Y es perpendicular al plano.
Debido a que el peso del cuerpo es una fuerza dirigida hacia el centro de la tierra, forma con el eje Y el mismo ángulo θ que forme el eje X con la horizontal. Por lo tanto el peso, W, tendrá una componente a lo largo del eje X (esto es, existe una fuerza que trata de mover el bloque), pero como que el bloque esta en equilibrio necesariamente debe...