Roce estatico
Escuela de Ingeniería Industrial
Desplazamiento y Fuerza de roce: Vectores que se contraponen
27 de Noviembre de 2013
Resumen
El principal objetivo de esta experiencia es estudiar el comportamiento de la fuerza de roce o de fricción que se ejerce en un cuerpo que se desliza por una superficie. Y para esto se hanecesitado de una situación modelo para estudiarla. En este caso, la situación será estudiada paso a paso con programas que nos permitirán sacar cálculos tales como ángulos y longitudes que finalmente serán utilizadas para un cálculo de fuerzas, incluyendo la fuerza de roce. Finalmente se compararán los resultados obtenidos con las teorías vistas en clases y con materiales proporcionados por librosy páginas web.
Hipótesis y Modelo propuesto
En el estudio de las fuerzas presentes en análisis de movimiento en la vida cotidiana, surge la interrogante del porqué al aplicar una fuerza que produzca como resultado un desequilibrio en el sistema, para este estudio una aceleración, en la práctica esta última no se mantiene constante, pudiendo incluso, en un caso experimental, transcurrido untiempo volverse cero la magnitud de la velocidad, a pesar de que inicialmente la fuerza haya sido aplicada en favor del movimiento, y por consiguiente la aceleración también actuaría aumentando la velocidad.
Para esta incongruencia en la sumatoria de fuerzas del sistema, se plantea la existencia de una fuerza opuesta al movimiento, la cual provoca un efecto opuesto al movimiento. Esta fuerzapresente en el sistema, podría ser aplicada de forma constante a lo largo del desplazamiento, situación en la que produciría que la velocidad del sistema se tornase cero. Además esta fuerza, nominada en la literatura como fuerza de roce, dependerá de la superficie en la que se produzca el movimiento, así también al no existir una superficie, el fluido en el que se encuentre inserto el sistema. Deacuerdo a lo anterior, esta “fuerza de roce” solo se podría considerar ausente en el vacío y en movimientos donde no haya roce con superficies.
Junto con lo anterior, al momento de observar un movimiento, que considere una ascensión diagonal de un cuerpo, a través de una trayectoria recta con cierto ángulo de inclinación respecto al eje horizontal, se plantea que aplicando la misma fuerza, lasaceleraciones de sistemas que se encuentren en distintos ángulos será distinta, debido a la diferencia existente en las componentes del peso y la normal, y a su vez el cómo esta variación en las componentes aumente o disminuya el roce con la superficie.
Con el fin de realizar el análisis de esta problemática se utilizan dos sistemas de prueba, con dos movimientos diagonales, existiendo comovariante entre ambos el ángulo de la diagonal respecto a la horizontal, se estudia el movimiento de una masa igual para ambos sistemas. Los cuerpos, mediante tensión de una cuerda de masa despreciable, son expuestos a una fuerza de magnitud variable a lo largo del tiempo (se explica con mayor detalle posteriormente), pero equivalente para ambos casos y paralela a la masa que se pone en movimiento.Ante esta situación se proyecta una sumatoria de fuerzas, que considere tanto en el eje X como en el eje Y, que incluya las respectivas componentes de la denominada fuerza de roce, lo que haría congruentes las ecuaciones, y que permita dar explicación a la diferencia de aceleraciones que se espera tengan ambos sistemas, así también, que la descomposición de la fuerza peso y normal, hagan variareste roce, respecto al ángulo de inclinación.
Finalmente, se espera que la tensión ejercida por la cuerda, se vea afectada también tanto por el ángulo, como por la variación de la fuerza ejercida sobre el cuerpo que se espera poner en movimiento, existiendo un punto en el que este “efecto” de dirección contraria a la fuerza de roce, compense y supere esta última y permita el movimiento y la...
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