Thursday, 27 July 2017
Fuerza de fricción

Fuerza de fricción

La fuerza fricción se produce cuando se tienen dos superficies en contacto. Dentro del modelo de Newton de que un cuerpo puede ser representado por un punto la frición está presente. Algunas características de la fuerza fricción son:
  • Para su existencia se necesita dos superficies contacto.
  • La magnitud de ella dependende de la rugosidad de la superficie.
  • Si las superficies son lisas se indica que no hay fuerza de rozamiento.
  • La fuerza de fricción es directamente proporcional a la fuerza con que una superficie aplasta a la otra (fuerza normal).
  • Toda fuerza de fricción se opone al movimiento.
  • La existencia de fuerzas de fricción cumplen la tercera ley de Newton, es decir existe frición entre la partícula y el plano, como del plano contra la partícula y son de la misma magnitud pero con sentido opuesto.
  • La fuerza de fricción realiza un trabajo negativo sobre el sistema.
  • La fuerza de fricción es una fuerza disipativa (no conservativa).
  • Para el caso de rodadura perfecta, la fuerza de fricción obliga a rotar y no produce calor.
La fuerza fricción entre un superficie y el objeto se calcula mediante:
Frozamiento = u N

donde u es el coneficientre de rozamietno entre las superficies en contacto.

Coeficiente de rozamiento

El coeficiente de rozamiento es la constante de proporcionalidad entre la fuerza de rozamiento y la fuerza normal. No posee unidades, puede depender de varios factores como:
  • Tipo de materiales en contacto.
  • Temperatura de las superficies de contacto.
  • Uso de productos especiales como aceites grasas.
  • También puede depender de la velocidad.
Hay dos coeficientes de rozamientos que aparecen en los diferentes ejercicios de lso textos de mecánica clásica, a saber:
  • Coeficiente de rozamiento estático: Se presenta cuando el objeto se encuentra en un estado con posibilida dde movimiento pero debido a la frcción y demás fuerzas no pouede desplazar.
  • Coeficiente de rozamiento cinético: Se presenta cuando el objeto se encuentra en movimiento, o bien tiene la posibilida dde moverse y realiza el movimiento. Por ello, si un objeto parte del reposo y em pieza a moverse, para el cálculo de sus aceleración se utiliza el coeficiente de rozamiento cinético.
El coeficiente de rozamiento estàtico por lo general es mayor que el coeficiente de rozamiento cinético. Por ello, la fuerza de fricción estática es mayor que la fuerza de fricción para el caso cinético.

Ejercicios:

Un objeto de 3 kg se encuentra sobre un plano inclinado, cuyo ángulo de inclinación respecto a la horizontal es 30º. Si el objeto es detenido por la fricción. determine el mínimo coeficiente de roce que debe haber entre las superficies en contacto.
 

Solución:


M = 3kg
α = 30º


Del diagrama de cuerpo libre se obtiene que la fuerza normal es mg cos α
N = 3 * 9,8 * cos(30º) = 25,46 N

También se obtiene que Σ Fx = 0 = mg sinα - u N
Σ Fy= 0 = mg sinα - u mg cosα

sinα = u cosα
u = tan(α ) = tan (30º) = 0,57

Respuesta
: El coeficiente de rozamiento mínimo para que el cuerpo no pueda moverse es 0,57


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