Guia_07_roce_estatico

Grupo de Tecnología Educativa, PUCV , Proyectos: Fondecyt 1110713, Fondef Tic-Edu TE10I012 2S-2012
Unidad: Roce estático
En esta clase estudiaremos la magnitud y dirección de la fuerza de roce que ejerce un plano
inclinado sobre un objeto que se encuentra sobre él y que está unido a una cuerda que ejerce
una tensión que se puede variar. El objetivo de la guía es entender como usar correctamente la
fuerza de roce estático en el diagrama de cuerpo libre para un objeto sometido a la acción de
otras fuerzas externas.
Actividad:
Predicciones en el inicio del experimento
Acceda al experimento en:
http://laplace.ucv.cl/Cursos/Fis1148-Experimental-Mecanica/FRICCION_estatica_a/movimiento.html
En el experimento mostrado en la página web un automóvil adherido a un bloque de
vidrio (sistema auto-vidrio) se encuentra sobre otra superficie del mismo tipo de vidrio.
a) Examine el comportamiento del sistema a medida que se agrega agua a la jeringa y
haga un diagrama de cuerpo libre para el sistema auto-vidrio justo al empezar el
experimento (y por lo tanto mucho antes que el sistema empiece a deslizar).
En esta situación:
b) Explique si la tensión en la cuerda, es mayor, menor o igual al peso del sistema auto-vidrio.
c) Explique si la tensión en la cuerda, es mayor, menor o igual al peso de la masa que cuelga.
d) Verifique si es consistente su diagrama de cuerpo libre con sus respuestas anteriores.
Considere ahora la situación en que se la ha agregado más agua a la jeringa, pero el sistema aún no desliza. Para esta
nueva situación:
e) Explique si la tensión en la cuerda, es mayor, menor o igual a la tensión en la situación de la parte a)
f) ¿Es consistente su diagrama de cuerpo libre en a) con su respuesta?
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g) Explique si existe un mínimo valor de la tensión para que el automóvil se empiece a mover.
h) Explique si es posible que la fuerza de roce apunte hacia la cuerda o en contra de ésta.
Discuta su respuesta con su profesor o ayudante antes de continuar.
Actividad:
Predicciones cuando el auto está a punto de deslizar
a) SÓLO MIRANDO EL VIDEO DEL EXPERIMENTO:
Haga un diagrama de cuerpo libre para el automóvil justo antes de empezar a
deslizarse. Sea lo más preciso posible de manera que los tamaños de las componentes
de los vectores fuerza sean consistente con el experimento.
b) Explique si la Normal es mayor, menor o igual al peso del sistema auto-vidrio.
Discuta sus resultados con su profesor o ayudante antes de continuar.
Actividad:
Encontrando el coeficiente de roce estático
El peso del objeto que cuelga es = (masa jeringa + masa tuercas)g + peso del agua en la jeringa, donde
mjeringa = 18.4
[g], mtuercas = 81.8 [g], y el peso del agua en la jeringa puede deducirse del nivel de agua marcado en ésta, pues 1
[ml] de agua tiene una masa de 1 [g]. La masa total del automóvil + bloque al que se encuentra pegado es de 185.1 [g]
a) Encuentre la fuerza mínima (en Newton) necesaria para mover el sistema. Explique su procedimiento.
b) Considerando el un sistema de referencia con el eje x paralelo a la plataforma, y sabiendo que el ángulo de
inclinación de la plataforma (respecto de la horizontal) es de 35º, calcule la Normal y la componente x del peso del
sistema auto-vidrio.
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c) A partir de los cálculos anteriores encuentre el coeficiente de roce estático.
d) Un amigo suyo lo ve trabajando en esta guía. Su amigo piensa: “Ese problema es muy sencillo, basta con darse
Discuta su respuesta con su profesor o ayudante antes de continuar.
Actividad:
Encontrando el coeficiente de roce estático para distintas tensiones
a) Encuentre y dibuje el vector fuerza de roce para los tiempos correspondientes a los cuadros 0, 22, 44 y 64
cuadro 0
cuadro 22
cuadro 44
cuadro 64
Discuta su respuesta con su profesor o ayudante antes de continuar.
Actividad:
Encontrando el coeficiente de roce estático para otro ángulo de inclinación
El siguiente experimento repite el experimento ya descrito con un ángulo de inclinación menor, de aproximadamente
28º.
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a) Prediga si el sistema comenzará a deslizar para una cantidad de agua en la jeringa mayor, menor o igual al caso del
experimento anterior. Explique brevemente.
b) Calcule el valor aproximado del nivel en la jeringa para el cual el sistema comenzará a deslizar.
c) Chequee su predicción viendo el video del movimiento
Discuta sus resultados con su profesor.
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