Fuerza De Rozamiento.

Objetivo:

Identificar el coeficiente de rozamiento estático y dinámico producido entre el desplazamiento entre dos cuerpos dependiendo de la naturaleza de ambos y de la fuerza que ejerce una superficie contra la otra.

Introducción:

Rozamiento todos en alguna ocasión hemos aplicado una fuerza a un cuerpo y como consecuencia este desarrolla un movimiento con una velocidad, esta va disminuyendo hasta que el cuerpo se detiene, llegando al reposo por la acción del rozamiento. El rozamiento abarca toda resistencia que se opone a que un cuerpo resbale o ruede sobre otro.

La fricción la ocasionan las irregularidades de la superficie en contacto, mientras más áspera sean las superficies, mayor será la fricción dependiendo también de el peso de los cuerpos en contacto.

Desarrollo de proyecto:

La fricción nos permite escribir y borrar las partículas de grafito dejadas por el lápiz sobre el papel.

Fuerza normal

Como ya sabemos que la Tierra ejerce una fuerza F_g sobre cualquier objeto. Por ejemplo si el objeto es un televisor en reposo sobre la mesa, la fuerza de reacción a F_g es la fuerza que el televisor ejerza sobre la Tierra, F_g^´. El aparato no acelera hacia abajo porque esta sostenido por una mesa, por lo tanto, ejerce sobre el aparato una fuerza hacía arriba n llamada fuerza normal (se llama fuerza normal por que es perpendicular a la superficie de la mesa). Ésta es la fuerza que evita que el aparato caiga de la mesa; puede tener cualquier valor necesario, hasta el punto de romper la mesa. La fuerza normal es la fuerza elástica que surge del pandeo de la superficie de la mesa, pandeo causado por el pesado aparato. La fuerza normal equilibra el peso. La reacción a n es la fuerza ejercida por el televisor sobre la mesa n´. Por lo tanto concluimos que

F_g=-F_g^´ n=-n´

Las fuerzas n y n´ tienen la misma magnitud, que es igual a F_g a menos que la tabla se rompa. Note que las fuerzas actúan sobre el televisor son F_g y n. Las dos fuerzas de reacción F_g^´ y n´, son ejercidas por el televisor sobre objetos que no son el televisor. Recuerde, las dos fuerzas en un par de acción-reacción siempre actúan sobre objetos diferentes (3ª ley de Newton).

De la 2ª ley de Newton tenemos que el televisor no está acelerando en ninguna dirección (a=0), se sigue que F_g=n=mg.

Aplicando lo anteriormente dicho y usando brevemente lo que nos interesa que es la fricción se mencionará el siguiente análisis:

Un caballo tira de un trineo con una fuerza horizontal, haciendo que acelere hacía la derecha. La tercera ley de newton nos dice el trineo ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el caballo. En vista de esto ¿Cómo puede el trineo acelerar, es decir, no se cancelan estas fuerzas?

Análisis: Al aplicar la tercera ley de Newton, es importante recordar que las fuerzas involucradas actúan sobre diferentes objetos. Note que la fuerza ejercida por el caballo es sobre el trineo, mientras que la fuerza ejercida por el trineo es sobre el caballo. Como estas fuerzas actúan en objetos diferentes, no se pueden cancelar.

Las fuerzas horizontales ejercidas sobre el trineo son la fuerza hacía la derecha F ejercida por el caballo y la fuerza de fricción hacía la izquierda f_(nieve,trineo), ejercida por la nieve sobre el trineo. Cuando F es mayor que f_(nieve,trineo), el trineo acelera hacía la derecha.

Las fuerzas horizontales ejercidas sobre el caballo son la fuerza de fricción hacía la derecha f_(nieve,caballo) ejercida por la nieve, que aparece como acción de la fuerza ejercida por el caballo que empuja el caballo contra el suelo, y la fuerza F hacía la izquierda ejercida por el trineo que actúa por medio del arnés. Esta última fuerza aparece como reacción a la fuerza ejercida por el caballo que tira el trineo hacía adelante. La resultante de estas dos fuerzas hace que el caballo acelere. Cuando f_(nieve,caballo) es mayor que F, el caballo acelera hacía la derecha.

Una vez definidos estos conceptos fundamentales me dispongo a desarrollar mi proyecto final.

Definir qué es una fuerza de rozamiento

Es aquella que se presenta en las superficies de 2 cuerpos actúan entre si y uno o los dos se mueven en direcciones opuestas y comúnmente se llama fuerza de fricción.

Fuerza de fricción: cuando un objeto está en movimiento sobre una superficie o en un medio viscoso, por ejemplo aire o agua, hay resistencia al movimiento porque el objeto interactúa con su entorno. A esta resistencia se le denomina fuerza de fricción. Las fuerzas de fricción son importantes en nuestra vida diaria; nos permiten caminar o correr y son necesarias para el movimiento de vehículos con ruedas.

Cuando 2 superficies están en contacto, siempre se presentan fuerzas tangenciales, llamadas fuerzas de fricción, cuando se trata de mover una de las superficies con respecto a la otra.

Existen 2 tipos de fricción: la fricción seca, que algunas veces es llamada fricción de Coulomb, y la fricción de fluidos. La fricción de fluidos se desarrolla entre capas de fluido que se mueven a diferentes velocidades, y es de gran importancia en problemas que involucran flujo de fluidos a través de una tubería y orificios o cuando se trabaja con cuerpos que están sumergidos en fluidos en movimiento los cuales no nos incumben en este proyecto y solo nos enfocaremos en analizar la fricción seca que ya definimos anteriormente.

Otra definición de fuerza de rozamiento:

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción a la resistencia que se opone al movimiento (fuerza de fricción cinética) o a la tendencia al movimiento (fuerza de fricción estática) de dos superficies en contacto. Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza entre ambas superficies no sea perfectamente perpendicular a éstas, sino que forma un ángulo (el ángulo de rozamiento) con la normal.

...