Aplicaciones de las leyes de Newton Fuerza de fricción

Aplicaciones de las leyes de Newton
Fuerza de fricción
fc
W
W
fe
fc
W
W
fe
W
fc
fe
W
fe
Propiedades de la fuerza de fricción
1. Si el cuerpo no se mueve, la fuerza de fricción estática fe y
la fuerza aplicada F se cancelan (tienen igual magnitud,
pero son opuestas en dirección).
2. La magnitud de fe tiene un valor máximo fe,max = µe N,
donde µe es el coeficiente de fricción estático y N es la
fuerza normal. Si la fuerza aplicada F excede este valor
fe,max entonces el cuerpo comienza a deslizarse en la
superficie.
3. Una vez el cuerpo empieza a moverse, la magnitud de la
fuerza de fricción se reduce a un valor fc dado por
fc,max = µc N, donde µc es el coeficiente de fricción cinético.
Nota: µc < µe
Ejemplo:
Dos niños son arrastrados en un trineo sobre un terreno
cubierto de nieve. El trineo es tirado por una cuerda que hace
un ángulo de 40° con la horizontal. La masa conjunta de los
niños es de 45 kg y la del trineo es 5 kg. Los coeficientes de
fricción son µe = 0.2 y µc = 0.15. Determinar la aceleración de
los niños y el trineo si la tensión es (a) 100 N y (b) 140 N.
G
N
G
G
W = mg
Ejemplo:
La masa m2 de la figura se ha ajustado de manera tal que el
bloque de masa m1 está a punto de deslizarse. Si m1 = 7 kg y
m2 = 5 kg, calcula el coeficiente de fricción estático entre el
bloque y la superficie. Con un ligero golpe, los bloques se
deslizan con aceleración a. Si µc = 0.54, calcula el valor de a.
Velocidad Terminal
1
2
D = C ρ Av
2
W − D = ma
Después de cierto tiempo, D = W y el
objeto baja con rapidez constante vt.
1
2
mg − C ρ Avt = 0
2
2mg
vt =
Cρ A
Movimiento circular uniforme
2
v
ac =
r
Fuerza Centrípeta
Un astronauta es
entrenado en una
centrífuga horizontal de
radio igual a 5 m.
Calcula la aceleración
centrípeta cuando la
velocidad lineal de la
centrífuga es de 15
m/s.
2~3 g piloto se siente bien pesado, 4g visión cambia a
blanco y negro. Puede perder conocimiento si aceleración
se sostiene varios minutos
Ejemplo:
En una prueba de deslizamiento, un carro recorre una pista
circular de radio igual a 45.7 m en 15.2 s sin patinar y con
rapidez constante. Calcula (a) la rapidez, (b) la aceleración
centrípeta y (c) el valor mínimo del coeficiente de fricción
estático.
Ejemplo:
Una curva de radio 30 m tiene un ángulo de inclinación θ.
Determinar el valor de θ para el cual un carro puede tomar la
curva a 40 km/hr (11.1 m/s) aunque la carretera no posea
rozamiento.
θ
Ejemplo:
Se hace girar un cubo de agua siguiendo una circunferencia
vertical de radio r. Si la velocidad en la parte más alta es vt,
calcular (a) la fuerza ejercida por el cubo sobre el agua, (b) el
valor mínimo de vt para que el agua no salga del cubo y (c) la
fuerza ejercida por el cubo en la parte más baja en donde la
velocidad es vb.