Roce y trabajo

Roce
Roce y trabajo
NM3
Física
Introducción
• Habrás notado que es más difícil hacer
mover un objeto desde el estado de
reposo, que desde el estado en
movimiento.
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Fuerza de roce
• Pero, ¿qué es la fuerza de roce?
• La fuerza de roce es aquella fuerza que
se opone al movimiento entre dos
superficies que están en contacto.
• Esta fuerza se debe a las
imperfecciones que existen en ambas
superficies.
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Fuerza de roce
• Supongamos que estamos moviendo un
objeto de cara lisa, sobre una superficie
también lisa.
• Se podría decir que cuando las
superficies hacen contacto entre sí, el
deslizamiento es fácil, debido a que
ambas son lisas.
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Fuerza de roce
• Pero si miras con una súper
lupa las superficies que
están en contacto, verás
que ya no son lisas; son
rugosas.
• Esta rugosidad genera
dificultades para el
desplazamiento del objeto,
debido a una fricción que
está asociada a cada
material.
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Ejemplo
• Imagina que tienes que mover un mueble pesado en
tu casa, por ejemplo, el refrigerador. Para moverlo
hay que aplicar una fuerza sobre él. Supón que lo
haces.
• Verás que el refrigerador no se mueve nada en lo
absoluto.
• Al no moverse significa que sigue en su sitio, es
decir, está estático.
• Pues es justamente en ese momento en que, a pesar
de que se ejerció una pequeña fuerza sobre él no se
movió, está haciendo efecto el roce estático.
• Posteriormente, al vencer esa fuerza que impide que
el refrigerador se mueva, se hace fácil trasladarlo.
• Ya en movimiento, en el refrigerador (haciéndolo
lenta y uniformemente) estará actuando el roce
cinético.
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Ejemplo
¡Uf!
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Fuerza de roce
• La fuerza de roce depende de dos factores:
– La fuerza normal (N), es decir, el peso del cuerpo sobre la
superficie.
– Los materiales de los cuerpos que están en contacto
haciendo roce.
• La fuerza de roce, tanto cinética como estática, se
expresa en función de la normal (N), de la siguiente
forma:
• FRE = µEN
• FRC = µCN
• En donde µE representa el coeficiente de roce
estático y µC representa el coeficiente de roce
cinético y ambos dependen del material de que están
hechas las superficies que están en contacto.
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Tabla de coeficientes de roce
Materiales en
contacto
Coeficiente roce
estático
Coeficiente roce
cinético
Hielo / Hielo
0.1
0.03
Vidrio / Vidrio
0.9
0.4
Madera / Cuero
0.4
0.3
Madera / Piedra
0.7
0.3
Madera / Madera
0.4
0.3
Acero / Acero
0.74
0.57
Caucho / Cemento
1.0
0.8
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Ejemplo
Supón que tienes que mover una silla de madera sobre el piso de madera de tu casa.
La masa de la silla es de 10 kg.
a) Determina la fuerza necesaria para sacarla del estado de reposo.
b) Determina la fuerza necesaria para mantenerla en movimiento constante.
Considera Fg = 10 m/s2
•
Desarrollo:
Según la tabla, los coeficientes de roce estático y cinemático entre madera y madera
corresponden a µE = 0.4 y µC = 0.3, respectivamente.
La Normal corresponde al peso sobre la superficie horizontal del piso, es decir: N =
m x Fg = 10 (kg) x 10 (m/s2) = 100 Newton.
Entonces, para FRE = µEN tenemos: 0.4 x 100 = 40 Newton, que es la fuerza
necesaria para mover la silla desde su estado de reposo.
Y para FRC = µCN tenemos: 0.3 x 100 = 30 Newton, que es la fuerza necesaria para
que la silla se mantenga en movimiento sobre el piso.
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