Fuerza de Rozamiento
Hoy revisaremos el tema de fuerza de rozamiento. Hasta ahora, veníamos
trabajando sólo con superficies ideales, pero ahora, le añadimos un poco más de
realismo y empezamos a tomar en cuenta la fuerza de
rozamiento.
¿Qué
es la fuerza de rozamiento?
Es la fuerza que aparece cuando tenemos 2 o más
superficies en contacto. Idealmente las superficies son lisas, pero
en realidad, las superficies presentan irregularidades que originan resistencia
al movimiento, y esta resistencia se manifiesta a través de la fuerza de
rozamiento.
Por ejemplo, en bloque azul se encuentra sobre la superficie roja, y por
fuera vemos lo siguiente:
Pero si vemos a detalle las superficies con un microscopio, veríamos
estas irregularidades en las superficies, las cuáles generan una resistencia al
movimiento, es decir, una fuerza de rozamiento.
Las
leyes del rozamiento
La fuerza de rozamiento presenta 3 leyes:
·
La fuerza de rozamiento se opone al movimiento. Al momento de
realizar el diagrama de cuerpo libre, la fuerza de rozamiento siempre apunta en
dirección opuesta al movimiento.
·
La fuerza de rozamiento es proporcional a la reacción
normal.
·
El módulo o magnitud de la fuerza de rozamiento no depende del tamaño de las superficies en contacto.
Fórmula
La fórmula del rozamiento es la siguiente:
Donde:
·
fr = fuerza de
rozamiento. Se expresa en Newtons.
·
u = coeficiente de rozamiento. Es adimensional.
·
N = fuerza o reacción normal. Se expresa en Newtons.
Rozamiento
estático y dinámico
Existen 2 formas de rozamiento: estático (cuerpos en reposo), y dinámico
(cuerpos en movimiento).
·
Fuerza de rozamiento estático (fs): es la fuerza
de rozamiento que se opone al posible movimiento del cuerpo en la superficie de
contacto. Su fórmula es la siguiente:
· Fuerza de rozamiento cinético (fk): es la fuerza de rozamiento que se opone al movimiento del cuerpo en la superficie de contacto. Su fórmula es la siguiente:
Hay que tener en cuenta que el coeficiente de rozamiento estático es mayor que el cinético, por lo tanto, la fuerza de rozamiento estático es mayor que la fuerza de rozamiento cinético.
Ahora a practicar !!!
Práctica
de Dinámica: fuerza de roce
1.
Una caja de 60 kg de masa se encuentra en reposo
sobre un suelo horizontal que posee un coeficiente estático de rozamiento de
0.6 y cinético de 0.25. Calcular:
a) La fuerza mínima necesaria para comenzar a mover la caja
b) La fuerza de rozamiento y la aceleración de la caja si se
aplica una fuerza horizontal de 400 N
2.
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) La
aceleración del cuerpo
3.
Sobre una caja de 1200 g de masa situado sobre
en una mesa horizontal se aplica una fuerza de 15 N en la dirección del plano.
Calcula la fuerza de rozamiento (fuerza de fricción) si:
a) La caja adquiere
una aceleración igual a 2,5 m/s2.
b) La caja se mueve
con velocidad constante.
4.
Un cuerpo de masa m= 80kg que se mueve a una
velocidad de 20 m/s se para después de recorrer 50 m en un plano horizontal con
rozamiento.
a)
¿Cuánto vale la fuerza de roce?
b)
¿Cuánto vale el coeficiente de roce?
5.
Sobre un cuerpo de 50 kg en reposo realizamos
una fuerza, que provoca que el cuerpo ,recorra 10 metros en 2 segundos.
Sabiendo que el coeficiente de rozamiento es 0,1, calcula la fuerza que se ha
realizado
