Fuerzas II Fuerza de fricción seca Fuerza de fricción en fluidos
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Fuerzas II Fuerza de fricción seca Fuerza de fricción en fluidos Empuje hidrostático Fuerza de fricción seca Fricción entre dos cuerpos solidos sin lubricante F~ suelo→caja F~ F~ ext→caja fricción ∆L L F~ caja→ext F~ grav F~ caja→suelo 1. Fuerza gravitacional comprime suelo en sección transversal A: ~ ~ F caja→suelo = Fgrav 2. Acción = reacción en la compresión elástica — fuerza normal ~ n =F ~ ~ ~ F suelo→caja = −Fcaja→suelo = −Fgrav Modelo simplificado: F~ n F~ ext→caja F~ fricción F~ grav Fuerza normal es una fuerza restrictiva: Limita el movimiento del cuerpo a un sub-espacio del espacio 3D. Ffricción estático (en reposo) dinámico (en movimiento) µ s · Fn µ d · Fn Fext→caja µ s · Fn Magnitud de la fuerza de fricción seca: ( Fext→caja , Fext→caja ≤ µs · Fn Ffricción = , µ d · Fn , Fext→caja > µs · Fn µs ≥ µd Coeficientes de fricción Materiales Acero – Acero Al – Al NaCl – NaCl Goma – Asfalto Madera – Piedra Coeficiente de fricción estático µs 0,08 · · · 0,25 1,05 4,5 0,9 · · · 1,3 0,7 Coeficiente de fricción dinámico µd 0,06 · · · 0,20 1,04 0,9 0,8 0,3 Fricción en fluidos viscosos fluido R F~ fricción I Baja velocidad (flujo laminar): ~ F fricción = −6πRη · ~v , I ~v η = viscosidad del fluido Alta velocidad (flujo turbulento): ρACF ~ F fricción = − 2 v · ~v , % = densidad del fluido A = πR 2 = sección eficaz, CF = coeficiente de resistencia aerodinámica del cuerpo. Ejemplo de un flujo turbulento Empuje hidrostático Cuerpo solido en un fluido incompresible (=líquido) líquido Fe.h. A z1 h z2 V = Ah Fgrav z Principio de Arquímedes: Fe.h. = %líquido Vg Presión del líquido como función de la profundidad 0m líquido ∆Fgrav z I ∆A Masa de líquido encima de la superficie horizontal ∆A en profundidad z: ∆m = %líquido · z · ∆A I Fuerza gravitacional ∆F = ∆m · g actuando en la superficie ∆A, equivale a la presión: p(z) = ∆F = %líquido · z · g ∆A Prueba del principio de Arquímedes: líquido z1 h p (z1) A z2 z p (z2) Fuerzas en superficies horizontales: ~ F e.h. = A · [p(z1 ) − p(z1 + h)] ~ez = %líquido · g · A · [z1 − (z1 + h)] ~ez = −%líquido · g · A · h · ~ez = −%líquido · g · V · ~ez
