Apunte - Ejercicio Física Propuesto - ROZAMIENTO

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
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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
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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
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B) 6N
E) 0
C) 24N
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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
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2
B) 2 m/s
2
E) 5 m/s
2
C) 3 m/s