FÍSICA PARA TODOS Carlos Jimenez ROZAMIENTO Fuerza de rozamiento es toda fuerza opuesta al deslizamiento, la cual se manifiesta en la superficie de contacto de dos cuerpos siempre que uno de ellos se deslice o tienda a deslizarse respecto al otro. Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en contacto. b) si el bloque está punto de deslizarse. N F fS(MÁX) mg= 20 Si el bloque está apunto de deslizar, la fuerza de fricción estática alcanza su máximo valor; entonces calculamos: fS(MÁX) = μS N Donde: N = mg = 20 y μS = 0,6 Entonces: fS(MÁX) = (0,6)(20) → fS(MÁX) = 12 newtons Tipos de rozamiento Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática (fS) y la fricción cinética (fK). Fricción estática (fS); es una resistencia, la cual se debe superar para poder deslizar un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto. La magnitud de la fuerza de fricción estática varía según la magnitud de la fuerza que intenta deslizar al cuerpo; es decir varía desde cero hasta alcanzar un valor máximo: 0 ≤ fS ≤ fS(MÁX) La fuerza máxima de fricción estática: fS(MÁX) = µS N Donde: µS = coeficiente de fricción estática N = fuerza normal La fuerza de fricción estática, alcanza su máximo valor cuando el cuerpo está a punto de deslizarse respecto a otro. Ejemplo: El bloque de 2 kg descansa sobre el piso. Se le aplica una fuerza “F”. El coeficiente de rozamiento de fricción estática entre el bloque y el piso es 0,6. Determinar la magnitud de la fuerza de fricción entre el bloque y el piso: a) si el bloque no se mueve y la magnitud de la fuerza “F” es 8 N fS F Si el bloque no se mueve; entonces la fuerza de fricción estática es igual al valor de la fuerza F: fS = F = 8 N Fricción cinética (fK); es una fuerza de magnitud constante que se opone al deslizamiento una vez que éste ya comenzó. Lo que diferencia a una fricción de otra es que el estático actúa cuando el cuerpo está en reposo y el cinético cuando está deslizándose. fK = µK N Donde: µK = coeficiente de rozamiento cinético N= fuerza normal Ejemplo: El bloque de 4 kg esta desplazándose con cierta aceleración debido a una fuerza “F”; si el coeficiente de fricción cinético entre el bloque y el piso es 0,4, ¿qué magnitud tiene la fuerza de fricción cinética? N fK F mg= 40 Como la aceleración es horizontal, la fuerzas verticales cumplen la igualdad: N = 40 Luego: fK = μK N = (0,4)(40) → fK = 16 newtons Coeficiente de rozamiento o fricción (µ); Es una magnitud adimensional que expresa la proporcionalidad existente entre la fuerza de rozamiento o fricción (f) y la fuerza normal (N), que ejerce un cuerpo que reposa o se mueve sobre otro. El valor del coeficiente depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto y generalmente el valor del coeficiente de fricción estática es mayor que el valor del coeficiente de fricción cinética. µS > µ K http://fisica-pre.blogspot.com FÍSICA PARA TODOS Ejemplo: Una tabla de 1,5 kg es presionada contra una pared vertical con una fuerza horizontal “F”. Calcular el mínimo valor de “F” para que la tabla no resbale, si los coeficientes de fricción entre la tabla y la pared son 0,2 y 0,5 fS(MÁX) N Carlos Jimenez PROBLEMAS PROPUESTOS 01. El cuerpo se encuentra en reposo. Hallar la fuerza de rozamiento estático. A) 20 N D) 10 N B) 20 N E) 0 C) 10 N 02. El cuerpo de 2 kg se desliza hacia la derecha. Calcular la fuerza de rozamiento si los coeficientes 2 de rozamiento son 0,5 y 0,8; g = 10 m/s F mg=15 El valor mínimo de la fuerza “F” es cuando la tabla está a punto de resbalar; es decir, la fuerza de fricción estática alcanza su máximo valor. Datos: μK = 0,2; μS = 0,5 En el eje horizontal: ΣFx = 0 Luego: +N – F = 0 → N = F En el eje vertical: ΣF = 0 Luego: fS(MÁX) – 15 = 0 → fS(MÁX) = 15 → μS N = 15 Reemplazando datos: 0,5 F = 15 Finalmente: F = 30 N Ejemplo: Un bloque de 2 kg es jalado con una fuerza horizontal de 16 N. Si el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el piso es 0,4, determinar la aceleración con que se desplaza el bloque. N fK A) 10 N D) 20 N B) 18 N E) 0 C) 15 N 03. Calcular la fuerza de rozamiento entre el bloque y la pared si éste desciende y el coeficiente de fricción cinético es: µ = 0,1 F = 20N µ A) 2N D) 20N B) 4N E) 30N C) 1N 04. El cuerpo de 2 kg está a punto de descender. Hallar el coeficiente de rozamiento estático entre el 2 bloque y la pared. g = 10 m/s F=16 N F = 40N mg=20 µ En el eje vertical: ΣFy = 0 Luego: +N – 20 = 0 → N = 20 En el eje horizontal: ΣFx = ma Luego: +16 – fK = (2)(a) 16 – μK N = 2 a 16 – (0,4)(20) = 2 a 16 – 8 = 2 a 8=2a 2 a = 4 m/s A) 0,5 D) 0,1 B) 0,8 E) 1 C) 0,9 05. Si el cuerpo de 4 kg está a punto de descender. Hallar la fuerza de rozamiento entre el cuerpo y el plano. Los coeficientes de fricción son:0,5 y 0,6. 2 Considere: g = 10 m/s . 60º A) 12N D) 10N http://fisica-pre.blogspot.com B) 6N E) 0 C) 24N Carlos Jimenez FÍSICA PARA TODOS 06. El cuerpo de 50 N de peso asciende. Hallar la fuerza de rozamiento entre él y el plano. Los coeficientes de fricción son: 0,1 y 0,9 F 11. Sobre el bloque mostrado actúa una fuerza F de magnitud 180 N. Si dicho cuerpo pesa 200 N y los coeficientes de fricción son 0,8 y 0,5. ¿Cuál es el valor de la fuerza de fricción? 37º A) 4N D) 36N B) 4N E) 0 C) 36N F 07. Hallar la magnitud de la tensión en la cuerda "T" si el bloque de mayor peso (80 N) está a punto de moverse. El coeficiente de rozamiento estático 2 entre el piso y él es 0,5; g=10 m/s A) 10 N D) 100 N peso del borrador es de 30 N. La fuerza necesaria para mantener el borrador en reposo es: A) 0,01 N B) 30 N C) 9 N D) 100 N E) 90 N B) 50 N E) 30 N A) 100 N D) 180 N B) 150 N E) 160 N C) 250 N 12. Un bloque de madera se lanza con una velocidad de 4 m/s sobre una superficie horizontal áspera. ¿Qué distancia recorrerá hasta detenerse? El coeficiente de fricción cinético entre el bloque y el 2 piso es 0,2; g=10 m/s A) 4 m B) 6 m C) 8 m D) 10 m E) 2 m 13. Calcular la aceleración con la que se mueve el 2 sistema si µs=0,4; µk=0,2 (g=10 m/s ) C) 20 N m 08. Calcular la aceleración con que se desplaza el bloque de 2 kg de masa. El coeficiente de fricción 2 cinético es µ = 0,5; g=10m/s m 2 2 A) 10 m/s 2 D) 2 m/s 2 B) 5 m/s 2 E) 0,5 m/s 2 C) 1 m/s 09. Un bloque de 10 N se encuentra apoyado sobre una superficie horizontal rugosa de coeficientes de fricción µK=0,5 y µS=0,6. Si sobre el bloque actúa una fuerza horizontal de 4 N. Hallar la fuerza de rozamiento entre el bloque y la superficie horizontal. F A) 4 N D) 10 N B) 6 N E) 3 N A) 10 m/s 2 D) 4 m/s 2 B) 8 m/s 2 E) 2 m/s 2 C) 6 m/s 14. Un cuerpo de masa "m" resbala a lo largo de un plano inclinado de 37° con la horizontal y coeficiente de rozamiento 0,2. ¿Qué aceleración 2 posee? (g=10 m/s ) 2 2 2 A) 4,4 m/s B) 2,2 m/s C) 6,2 m/s 2 2 D) 3,1 m/s E) 5,1 m/s 15. Hallar la aceleración que adquieren los bloques, si los coeficientes de fricción son 0,8 y 0,5, entre 2 todas las superficies. (g = 10 m/s ) C) 8 N 1 kg F = 40 N 3 kg 10. Un borrador es presionado perpendicularmente a una pizarra vertical. Si el coeficiente de fricción estático entre el borrador y la pizarra es 0,3 y el 2 A) 1 m/s 2 D) 4 m/s http://fisica-pre.blogspot.com 2 B) 2 m/s 2 E) 5 m/s 2 C) 3 m/s