Friccion 4° T
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El documento describe los conceptos de rozamiento estático y rozamiento cinético. El rozamiento estático se produce cuando un cuerpo está en reposo y se aplica una fuerza para iniciar el movimiento, mientras que el rozamiento cinético ocurre una vez que el cuerpo está en movimiento. El documento también explica cómo los coeficientes de rozamiento estático y cinético dependen de factores como la fuerza normal y las propiedades de las superficies en contacto. Finalmente, se detalla cómo se puede medir el rozamiento experimentalmente usando un carrito y diferentes material
Friccion 4° T
- 1. ROZAMIENTO
- 2. Concepto de 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.
- 3. FricciónCuando un cuerpo se desliza sobre otro se presenta una fuerza, que se opone a su desplazamiento a la que se llama fricción.
- 4. Factores que determinan el rozamiento.La fricción o rozamiento entre dos superficies en contacto, es un factor muy importante en el estudio de la mecánica.
- 5. Factores que dan origen a la fricción.a) La fricción la ocasionan las irregularidades de la superficie en contacto.b) Mientras más áspera las superficies, mayor será la fricción.c) El peso de los cuerpos en contacto.
- 6. Esta fuerza de fricción se manifiesta en nuestra vida diaria prácticamente en todo momento teniendo sus ventajas y desventajas. Por ejemplo:
- 7. Ventajas.En este deporte el patinador aprovecha la capacidad de resbalar con gran rapidez y agilidad sobre la nieve, es el deporte más espectacular de invierno en numerosos países como Canadá y EEUU.
- 8. La fricción permite que los frenos de una locomotora funcionen.Nos permite encender una cerilla cuando la frotamos sobre una superficie áspera.
- 9. Nos permite caminar o realizar cualquier deporte, como el fútbol.La fricción nos permite escribir y borrar las partículas de grafito dejadas por el lápiz sobre el papel.
- 10. DesventajasEn muchas circunstancias, sin embargo, se considera como un efecto nocivo debido a que aumenta el trabajo de las máquinas.
- 11. Por el efecto de la fricción los motores de los automóviles tienen un periodo de vida útil. Aun siendo estos lubricados y presentando un diseño aerodinámico.
- 12. La fricción causa desgaste en la ropa y en las piezas metálicas, generando calor.
- 13. La fricción causa desgaste en el neumático de los autos de carrera, en los automóviles, generando calor que provoca a su vez daños en los mismos.
- 14. En el caso de los aviones se diseñan aerodinámicamente para reducir el rozamiento del aire, el que a altas velocidades tiene un valor considerable.
- 15. Es conveniente reducir su efecto usando lubricantes, cojinetes, rodillos, baleros, etc.
- 17. Existen dos tipos de rozamiento.Rozamiento estáticoRozamiento cinético.
- 18. Rozamiento EstáticoDonde:N = fuerza de reacción perpendicular al plano.W = es la fuerza de atracción gravitacional que se ejerce sobre un cuerpo.
- 19. Si aplicamos una fuerza para provocar el movimiento del cuerpo, se presenta otra fuerza que se opone al movimiento y es conocida como fuerza de rozamiento estático, la cual es proporcional a la fuerza normal.Esta proporcionalidad puede escribirse como:fS a N
- 20. Una proporcionalidad se transforma en igualdad, al introducir una constante. Dicha constante es el coeficiente de rozamiento estático, la cual se define:
- 21. COEFICIENTE DE Rozamiento estáticoEs la relación entre la fuerza máxima de fricción estática y la magnitud de la fuerza normal.mS= fS N Donde:fS = Fuerza de fricción estática( N,lb )mS.= Coeficiente de rozamiento estático N = Fuerza normal( N,lb )
- 22. El coeficiente de rozamiento estático es una cantidad sin unidades, por tratarse de una relación de fuerzas, que siempre es menor que la unidad. Con la ecuación anterior, calculamos la fuerza máxima de fricción estática, la cual corresponde al momento justo en que está por romperse la inercia del cuerpo.fs= s. N
- 23. ROZAMIENTO CINÉTICORozamiento CinéticoEn el momento en que el cuerpo rompe su estado de reposo y se inicia el movimiento, se presenta una transformación en la fuerza de rozamiento, es decir, la magnitud de dicha fuerza disminuye dando origen a la fuerza de rozamiento cinético.
- 24. La cual es independiente del área de contacto, pero es proporcional a la fuerza normal que mantiene las superficies en contacto, como se observa en la figura.
- 25. Aplicando el mismo procedimiento para la deducción de coeficiente de rozamiento estático, obtendremos:fKa NfK = mK N Donde:fk = Fuerza de fricción cinética (N, lb)mK= Coeficiente del rozamiento cinético (Adimensional)N = Fuerza normal ( N, lb)
- 26. Si la fuerza F aplicada es mayor que la fuerza requerida para vencer la fricción, la fuerza resultante puede provocar aceleración y la ecuación es: FR = ma pero también FR = F – fK igualando las ecuaciones tenemosma= F- fKdespejando F tenemos queF = fK + ma
- 27. Rozamiento en un plano inclinado.Los casos en los cuales el plano sobre el cual se mueve el cuerpo es un plano inclinado, es necesario descomponer las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, en sus componentes rectangulares, de tal forma que el eje “x” sea paralelo al plano inclinado y el eje “y” perpendicular a él.
- 28. Pueden presentarse dos situaciones; primero, que el cuerpo este en equilibrio bajo la acción de las fuerzas que actúan sobre él y segundo, que el cuerpo se mueva con movimiento acelerado por existir una fuerza no equilibrada como se observa en la siguiente figura.
- 29. El movimiento del bloque es hacia arriba.Diagrama del cuerpo libre.
- 30. Procedimiento para resolver ejercicios de plano inclinado.1) Determina las componentes rectangulares del peso Wx y Wy.2) Si el cuerpo esta en equilibrio se aplica la primera condición de equilibrio:Fx= 0Fy= 0
- 31. 3.-Calcular la fuerza normal (N), en la ecuación de Fy = 0, y usar su valor para obtener la fuerza de rozamiento.Como se observa en la figura anterior, el peso del bloque es una fuerza que actúa verticalmente sobre él y se descompone en dos fuerzas, una perpendicular al plano Wy y otra paralela a Wx.
- 32. La fuerza normal que tiende a mantener unido el bloque a la tabla será igual y opuesta a la componente Wy del peso, ya que su componente Wx actúa paralelamente al plano oponiéndose al movimiento ascendente del bloque, tal como se opone la fuerza de fricción dinámica.
- 33. De acuerdo con las ecuaciones de equilibrio tenemos:Fy = N – Wy = 0 (1)Fx = F – Wx– fk = 0 (2)
- 34. El valor de las componentes del peso son:Wx= WsenWy = Wcos
- 35. De acuerdo con la ecuación (1) tenemos:N = WyPor tanto, la fuerza de fricción dinámica es:fK = mKN
- 36. Para determinar F tenemos, de la ecuación (2)Valor de la fuerza necesaria para que el bloque ascienda con una velocidad constante.
- 37. Fx = 0Fy = 0F + fK – Wx= 0N – Wy = 0F = Wx – fK.N = WyF = Wsen - mKNWy = Wcos
- 38. El coeficiente de fricción (ms) es igual a la tangente del ángulo de deslizamiento uniforme.El ángulo de deslizamiento es el ángulo de inclinación de un plano que mantiene a un cuerpo deslizándose hacia abajo. Un método para determinar el coeficiente de fricción es:ms = tg
- 39. Tablas de coeficiente de fricción por deslizamiento para algunos materiales, obtenidos experimentalmente.
- 41. Para el proyecto necesitamos:Un carrito de fricción
- 42. Terciopelo
- 43. cronometroPara medir la fricción primero hay que tomar el tiempo en que se desplaza por el terciopelo.
- 44. Después se mide el tiempo en se desplaza sin el terciopelo.
- 45. Este es el tiempo sin el terciopelo.Y este es el tiempo con el terciopelo.