Fuerza De Fricción

Taller 1

Friccionando

¿Cómo se comporta la fuerza de rozamiento con respecto al movimiento?

Objetivos

- Saber cómo se origina y se representa la fuerza de rozamiento

- Conocer de qué depende y cómo se puede disminuir

- Comprobar que la fuerza de fricción es opuesta al movimiento en relación con una superficie

-Comprobar que la fricción afecta la aceleración de un cuerpo en un sistema

Estrategias de aprendizaje

Estrategias de elaboración.

Implican hacer conexiones entre lo nuevo y lo familiar. Por ejemplo:

• Parafrasear, resumir, crear analogías, tomar notas no literales, responder preguntas (las incluidas en el texto o las que pueda formularse el alumno), describir como se relaciona la información nueva con el conocimiento existente.

Fases de desarrollo

• Diagnóstico:

1)Qué tipo de fuerzas de rozamiento conoce?

R:/

-cinética

-estática

2) ¿Cómo se puede reducir el rozamiento?

R:/

-Pulir las superficies que interactúan

-Cambiar el material ya sea de la superficie y del cuerpo que interactúa.

-Adicionar algo que reduzca el contacto entre el cuerpo y la superficie

3) Indicar en que caso el rozamiento ayuda o provoca inconvenientes:

a) Al caminar.

R:/ Ayuda

b) En los mecanismos de un motor.

R:/ Provoca inconvenientes

c) En los frenos de una bicicleta.

R:/ Ayuda

d) En los rodamientos de las ruedas de la bicicleta.

R:/ Provoca inconvenientes

4) ¿De qué depende el rozamiento?

-De micro porosidades de los materiales que interactúan

-Del peso ejercido sobre la superficie

6) ¿De qué depende la fuerza de rozamiento que actúa sobre un bloque que se

desliza?

a) Del tipo de materiales en contacto y del peso del cuerpo

apoyado

b) Del tipo de materiales apoyados, de De su grado de rugosidad, del peso del bloque apoyado y de la cara apoyada (a mayor superficie de la cara mayor

rozamiento)

c) Del tipo de materiales apoyados, de su grado de rugosidad y del peso

Marco teórico

La fuerza de rozamiento es la fuerza que aparece paralela a las superficies de los cuerpos en contacto y se opone al movimiento de un cuerpo respecto al otro.

Si alguien quiere desplazar algo que está en el suelo hay que hacer un esfuerzo para sacar del reposo eso que se quiere mover, es la fuerza de roce estática la que se opone.

Si un objeto ya está moviéndose sobre el suelo y en contacto con el aire, o sólo en contacto con el aire y no hay fuerzas que lo empujen, el objeto irremediablemente se va a detener: una fuerza de roce hará que se detenga.

La causa de la existencia de esta fuerza es la siguiente: las superficies de los cuerpos, incluso las de los aparentemente lisos, no son lisas; presentan una serie de asperezas que, al apoyar un cuerpo sobre otro, encajan entre sí, oponiendo una resistencia, lo que obliga a la aplicación de una fuerza adicional a la del movimiento para conseguir vencer dicha resistencia.

El roce es independiente de la velocidad y del valor de la superficie de los cuerpos en contacto. Esta fuerza depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto y del grado de pulimento de sus superficies. Es proporcional a la fuerza que actúa sobre el móvil perpendicularmente al plano de movimiento. A ésta última se la denomina fuerza normal (N).

El área real de contacto aumenta cuando aumenta la presión (la fuerza normal) ya que las rugosidades o asperezas se deforman.

Habiendo dos superficies en contacto, un objeto cualquiera sobre el suelo, por ejemplo, siempre habrá fuerza de roce. Esta fuerza de roce se subdivide en tres tipos:

1.- Fuerza de roce estática: Es la que se opone a que un objeto inicie un deslizamiento. Depende de la "rugosidad" que hay entre las superficie de contacto entre el objeto y el lugar donde se va a mover. A mayor rugosidad mayor es la fuerza de roce estática, y mayor será el esfuerzo necesario para empezar a mover algo.

2.- Fuerza de roce cinética: Es la que se opone al movimiento de un objeto que ya está en movimiento. Depende, también, de la "rugosidad" que hay entre las superficies de contacto entre el objeto y el lugar donde se está moviendo. A mayor rugosidad mayor es la fuerza de roce cinética, y mayor será el esfuerzo necesario para mantener el movimiento del objeto. Esta fuerza de roce se manifiesta cuando hay movimiento de deslizamiento entre dos superficies.

3.- Fuerza de roce con el aire (fluido en general): Es la que se opone al movimiento de un objeto que está en movimiento en el aire (fluido). Depende de dos factores; la velocidad del objeto y la forma aerodinámica del objeto.

Las características de la fuerza de rozamiento son:

• Depende de la naturaleza de las superficies en contacto (madera, hierro, etc.).

• Es directamente proporcional al peso P del cuerpo que desliza. En cuerpos más pesados, la fuerza de rozamiento es mayor.

• No depende del área de las superficies en contacto.

• Aumenta con la velocidad. Es mayor cuanto más rápido se mueve un cuerpo.

• De todo lo anterior se puede escribir matemáticamente que:

FR = μ • P

Fricción estática

Es la fuerza que se opone al inicio del movimiento. Sobre un cuerpo en reposo al que se aplica una fuerza horizontal F, intervienen cuatro fuerzas:

F: la fuerza aplicada.

Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al movimiento.

P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.

N: la fuerza normal, con la que la superficie reacciona sobre el cuerpo sosteniéndolo.

Dado que el cuerpo está en reposo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento son iguales, y el peso del cuerpo y la normal:

Se sabe que el peso del cuerpo P es el producto de su masa por la aceleración de la gravedad (g), y que la fuerza de rozamiento es el coeficiente estático por la normal:

esto es:

La fuerza horizontal F máxima que se puede aplicar a un cuerpo en reposo es igual al coeficiente de rozamiento estático por su masa y por la aceleración de la gravedad.

Rozamiento dinámico

Dado un cuerpo en movimiento sobre una superficie horizontal, deben considerarse

...