¡Empuja y roza!

Alianza MSP-UNE junio 2012
Instituto de Verano
Damaris Cruz Andreu
Isabel Ortiz Ortiz
• Expectativa:
• I.8.2 Expresa que las fuerzas al interactuar
producen cambios en la materia.
• Especificidad:
• I.8.2.2 Identifica las fuerzas que producen
cambios en el movimiento como fricción, empuje
y gravitacional.
• Conceptual
• Luego de una serie de actividades, el estudiante definirá
operacionalmente el concepto fricción.
• Procedimental
• Al finalizar una serie de actividades, el estudiante
determinará cuantitativamente, la fuerza de fricción ejercida
sobre el movimiento de un cuerpo en diferentes tipos de
superficies.
• Actitudinal
• El estudiante evaluará objetivamente la importancia de la
fuerza de fricción en un plano inclinado, estableciendo la
utilidad del mismo como rampa para impedidos.
Fuerza de fricción o rozamiento:
Se define a la fricción como una fuerza resistente
que actúa sobre un cuerpo, que impide o retarda el
deslizamiento de este respecto a otro o en la
superficie que este en contacto. Esta fuerza es
siempre tangencial a la superficie en los puntos de
contacto con el cuerpo, y tiene un sentido tal que se
opone a la fuerza aplicada o existente del cuerpo
respecto a esos puntos. Por otra parte estas fuerzas
de fricción están limitadas en magnitud y no
impedirán el movimiento si se aplican fuerzas lo
suficientemente grandes.
Movimiento de un cuerpo por un plano horizontal
La fuerza que actúa sobre el cuerpo perpendicularmente al
plano de deslizamiento es su peso Peso = m · g y según la
figura es obvio que la fuerza N=Peso= m·g (como vemos en
la cruz de fuerzas del sistema). N es la fuerza normal que
mantiene al bloque pegado a la superficie.
Movimiento de un cuerpo por un plano inclinado
-En un plano inclinado la cruz de
fuerzas del sistema queda como vemos
a la izquierda.
-La fuerza que produce el movimiento de caída (Fa) no es sólo
el peso del cuerpo, sino, su componente en la dirección del plano: el
seno del ángulo de inclinación.
-La fuerza normal N es el componente del peso que va en dirección
perpendicular al plano por el coseno
del ángulo de inclinación.
Es decir, que la fuerza aplicada a la caída será:
Fa=m·g·seno del ángulo, y la normal: N=m·g·coseno del ángulo .
1. Fuerza de fricción estática.
Existe una fuerza de fricción entre dos objetos que no
están en movimiento relativo. En la siguiente figura aplicamos
una fuerza F que aumenta gradualmente, pero el libro
permanece en reposo. Como en todos estos casos la
aceleración es cero, la fuerza F aplicada es igual y opuesta a
la fuerza de fricción estática Fe , ejercida por la superficie.
2. Fuerza de Fricción Cinética
En la siguiente figura mostramos un bloque de masa m que
se desliza por una superficie horizontal con velocidad
constante. Sobre el bloque actuán tres fuerzas: el peso mg , la
fuerza normal N, y la fuerza de fricción Ff entre el bloque y la
superficie. Si el bloque se desliza con velocidad constante, la
fuerza aplicada F será igual a la fuerza de fricción Ff.
• 1. Coeficiente de fricción – depende de la
naturaleza de la superficie.
• 2. La fuerza que mantiene unida el objeto a la
superficie.
Para cada subgrupo:
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1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Dinamómetro
Transportador
Tabla de seno y coseno
Bloque de madera 5cm x 5cm
Madera rústica- 60cm x 10cm
Madera con lija 60- 60cm x 10cm
Madera con aceite- 60cm x 10cm
Aro de metal
Pedazo de cordón (50 cm)
Trabajando en grupo utiliza los materiales dados
para contestar las siguientes preguntas.
• 1-¿Qué es necesario hacer para que el bloque se
deslice a través del plano?
• 2-¿Cómo afecta los diferentes tipos de superficie de
los planos, al movimiento del bloque? Explica tu
contestación.
• 3-¿Cómo el ángulo de inclinación del plano afectará
el movimiento del bloque en los diferentes tipos de
superficies?
• 4-Comprueba tus contestaciones.
• Procedimiento:
1. Construye una tabla como la que se ilustra:
Tabla 1:
Ángulo
inclinación
˚
Fuerza
(Fr)
N
A B C
Distancia
(d)
cm
50
60
70
A – madera rústica
B – madera con lija
C – madera con aceite
Fxd
Fricción
(Fr)
A
B C
Peso del
Bloque
(N)
2. Utilzando un dinamómetro, mide el peso del bloque de
madera. Anota tus resultados en la Tabla 1.
3. Monta el sistema de plano inclinado en un ángulo de 50
grados como se muestra a continuación utilizando el
plano de madera rústica.
4. Sujeta el dinamómetro al bloque de madera.
Coloca éste en el extremo inferior del plano inclinado. Hala
el bloque con el dinamómetro hacia la parte superior del
plano inclinado. Mide la fuerza que se está haciendo.
Anota.
5. Repite el procedimiento a un ángulo de 60 grados y
luego a un ángulo de 70.
6. Ahora cambia el plano utilizando el plano con lija. Repite
el procedimiento 3, 4 y 5.
7. Esta vez, cambia el plano por el de madera con aceite.
Repite el procedimiento 3, 4 y 5.
• Contesta las siguientes preguntas:
• 1. De acuerdo al trabajo realizado, ¿qué es fricción?
• 2. ¿Qué relación guarda el tipo de superficie con la fricción?
• 3. El ángulo de inclinación de un plano influye en la fuerza de
fricción? Explica.
• 5. ¿En qué dirección es la fuerza de fricción en el plano
inclinado?
• 4. De acuerdo a tus hallazgos, diseña una rampa para
impedidos que resulte en beneficio para ellos. Justifica tu
diseño.
• 1. Utilizando la Tabla de Datos 1, calcula el
Trabajo realizado en cada caso.
• W= F x d
• 2. Construye un “collage” en una cartulina
donde ilustre el concepto de fricción en nuestra
vida diaria. Prepárate para explicar el mismo.
• Matemáticas
1. Medición de ángulos
2. Multiplición