CONCEPTO
La resistencia que se opone al resbalamiento, o a su tendencia a resbalar, de un cuerpo sobre otro en una fuerza tangente a la superficie de contacto, que recibe el nombre de rozamiento.
Las superficies en realidad no son lisas por lo que la reacción de un cuerpo sobre otro no es normal a dicha superficie de contacto. Si se descompone la reacción (F) en dos componentes, una perpendicular (N) y otra tangente a la superficie de contacto, la componente tangencial (f) a dicha superficie se denomina fuerza de fricción o rozamiento. En consecuencia, los diagramas del cuerpo libre para problemas donde interviene el rozamiento son los mismos que para aquellos en que intervienen superficies lisas, salvo que ha de incluirse una fuerza de rozamiento tangente a la superficie de contacto...
Se suele hablar de dos tipos de rozamiento:
A. Rozamiento Estático (fs): Cuando no hay movimiento relativo entre los cuerpos en contacto; es decir, cuando ninguno se mueve, o ambos se desplazan como si fueran uno solo, oponiéndose a cualquier intento de movimiento relativo. En este caso la fuerza de rozamiento desarrollada es exactamente suficiente para mantener el reposo relativo con las demás fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
Esto implica que la fuerza de rozamiento estático es una fuerza regulable o variable alcanzando un valor máximo o limite, el cual depende de la normal y de la aspereza de la superficie en contacto. Por lo tanto la fuerza de rozamiento estático cumple con ...
Se genera cuando los cuerpos en contacto se encuentran en movimiento relativo. La fuerza de rozamiento es constante y prácticamente independiente del valor de la velocidad relativa.
Coeficiente de Rozamiento :
Constante experimental que permite comparar las propiedades de rozamiento de pares distintos o iguales de materiales en diferentes condiciones de sus superficies en contacto, y con objeto de calcular la fuerza de rozamiento máxima correspondiente a una fuerza normal cualquiera.
El coeficiente de rozamiento estático de 2 superficies cualquiera se define como la razón del rozamiento máximo o límite a la fuerza normal correspondiente ....
Donde el rozamiento límite es el rozamiento que existe cuando las superficies están a punto de empezar a moverse la una con respecto a la otra (estado de movimiento inminente)
En general, cuando las superficies en contacto se mueven una respecto a la otra, el rozamiento disminuye. En este caso, la razón de la fuerza de rozamiento a la fuerza normal se define como coeficiente de rozamiento cinético...
El valor del coeficiente de rozamiento tiene que determinarse experimentalmente, y es una constante para dos materiales cualquiera determinados, cuando las superficies de contacto están en una condición fijada. No obstante, varía mucho para diferentes condiciones de las superficies y con la naturaleza de los cuerpos en contacto.
Leyes de Rozamiento:
Los resultados de un gran número de experiencias sobre el rozamiento en superficies secas, publicadas por C.A de Coulomb en 1781, proporcionaron las primeras informaciones sobre las leyes del rozamiento, obteniendose las siguientes leyes:
1. La fuerza máxima de rozamiento que puede producirse es proporcional a la fuerza normal entre las superficies en contacto.
2. Esta fuerza máxima es independiente del tamaño de la superficie de contacto.
3. La fuerza límite de rozamiento estático es mayor que la fuerza de rozamiento cinético, siempre que actúe la misma fuerza normal.
4. El coeficiente de rozamiento cinético es menor que el coeficiente de rozamiento estático.
5. La fuerza de rozamiento cinético es independiente de la velocidad relativa de los cuerpos en contacto.
Ejemplos :
1. Hallar la reacción total de la superficie áspera sobre el bloque de peso 80 N, si está a punto de resbalar. μs = 0,8......
Si la masa de 5 kg es jalada por la fuerza “F” de 50 N, ¿con qué aceleración avanza la masa si μ = 0,5
(g = 10 m/s2)
A) 2 m/s2 B) 3 m/s2 C) 4 m/s2
D) 5 m/s2 E) 6 m/s2
02. El bloque A de la figura pesa 40 N y sus coeficientes de rozamiento con el plano horizontal son 0,15 y 0,25. Hallar el máximo peso del bloque B para mantener el equilibrio
A) 40 N B) 30 N C) 20 N
D) 10 N E) 5 N
03. Hallar la mínima aceleración de m2 para que la masa m1 no resbale sobre m2. (g=9,8 m/s2)
A) 9,8 m/s2 B) 81 m/s2 C) 49 m/s2
D) 1,96 m/s2 E) 11 m/s2
04. ¿Cuánto tardará un bloque en recorrer un plano inclinado de 13 m de longitud y 5 m de altura (μ= 0,4), si partió del reposo? (g=10m/s2)
A) 1 s B) 6,5 s C) 13 s
D) 19,5 s E) 26 s
05. Entre que valores debe variar “F” para mantener el bloque de 200 N en reposo:
A) 100N ≤F≤160N B) 120N≤F≤160N
C) 140N≤F≤180N D) 160N≤F≤200N
E) 80N≤F≤160N
06. La escalera homogénea se encuentra en reposo apoyada en una pared lisa y un suelo áspero. Hallar μs del piso si la escalera se encuentra a punto de resbalar
A) 3/4 B) 4/3 C) 3/8
D) 1/2 E) 5/8
07. Un bloque de madera se lanza con una velocidad de 4 m/s sobre una superficie horizontal áspera. ¿Qué distancia recorre hasta detenerse?
(μk = 0,2; g=10 m/s2)
A) 4 m B) 6 m C) 8 m
D) 10 m E) 2 m
08. Si se sostiene un libro empujando horizontalmente contra la pared vertical, si el libro pesa 0,5 N y el coeficiente de rozamiento estático es 0,4 ¿qué fuerza se debe aplicar, para que el libro no caiga?
A) 3,2 N B) 2 N C) 2,8 N
D) 4,5 N E) 1,25 N
09. Determinar el coeficiente de rozamiento si el bloque está a punto de resbalar.
A) 0,7 B) 0,8 C) 0,75
D) 0,56 E) 0,25
10. Calcular el coeficiente de rozamiento si el ángulo de inclinación es de 45°
A) 0,75 B) 1 C) 0,5
D) 0,25 E) 0,45
11. Si el bloque A pesa 4 kg y el bloque B, 6 kg además el coeficiente de rozamiento cinético es 0,3, ¿cuál debe ser el valor de F para arrastrar el bloque B hacia la izquierda a velocidad constante. (g=10 m/s2)
A) 42 N B) 30 N C) 34 N
D) 54 N E) 14 N
12. Hallar la aceleración con la cual se mueve el bloque mostrado sobre el plano inclinado. (g = 10 m/s2)
A) 3,5 m/s2 B) 5 m/s2 C) 2 m/s2
D) 4 m/s2 E) 7 m/s2
13. Hallar la máxima aceleración de “M” para que “m” no resbale sobre M, (g = 10 m/s2)
A) 6 m/s2 B) 4 m/s2 C) 8 m/s2
D) 2 m/s2 E) 5 m/s2
14. Si la masa del bloque es de 20 kg, hallar “F”, para que el bloque esté a punto de resbalar hacia arriba. (g = 10 m/s2)
A) 100 N B) 200 N C) 300 N
D) 400 N E) 500 N
15. Si sólo existe rozamiento entre el bloque pequeño y el coche de masa “M”, hallar la máxima aceleración con la cual puede viajar el sistema para que el bloque no deslice sobre el coche.
A) F/m B) μsg C) μsmg/M
D) μmg/M + m E) μsMg/m
16. Un bloque de 100 N descansa sobre una superficie horizontal de 0,1 y 0,2. Al mencionado bloque le aplicamos una fuerza horizantal F(Q) = t2 + t. ¿Al cabo de qué tiempo empezará el movimiento?
(F en newton y t en segundos)
A) 2 s B) 3 s C) 4 s
D) 5 s E) 10 s
17. Hallar “α” si debido a la fuerza “F” el cubo homogéneo está a punto de deslizar y volcar. Dar Tgα
A) μ/(1 - 2μ) B) μ/3 C) μ/(2+ μ)
D) μ/4 E) (1 + 2μ)/μ
18. La quinta parte de la fuerza aplicada a un bloque es igual a la fuerza de rozamiento cuyo coeficiente es 0,1. Determinar la aceleración del bloque.
A) 10% g B) 20% g C) 30% g
D) 40% g E) 50% g
19. Un cuerpo de 5 N de peso es transportado con velocidad constante por F sobre una superficie horizontal.
Si se quiere transportarlo con una aceleración de 0,4 m/s2, ¿en cuánto se debe incrementar a F? (g=10 m/s2)
A) 0 B) 2 N C) 20 N
D) 0,2 N E) 0,02 N
20. Un elevador asciende tal como se muestra en la figura. Hallar μ para que el bloque se mantenga en reposo respecto al elevador.
A) 1 B) 0,5 C) 0,25
D) 0,75 E) 0,45
TAREA
21. Un bloque de 10 N se encuentra apoyado sobre una superficie horizontal rugosa de μk=0,5 y μs =0,6. Si sobre el bloque actúa una fuerza horizontal de 4 N, hallar la fuerza de rozamiento estático entre el bloque y la superficie horizontal.
A) 4 N B) 6 N C) 8 N
D) 10 N E) 12 N
22. Si al bloque mostrado se le aplica una fuerza horizontal de F = 20 Newton, hallar la fuerza de rozamiento sobre el bloque.
(μs = 0,8; μk = 0,6. W = 100 N)
A) 10 N B) 20 N C) 30 N
D) 40 N E) 50 N
23. Hallar el valor de “F”, si el bloque de 9 kg está a punto de resbalar hacia abajo.
(g = 10 m/s2)
A) 180 N B) 90 N C) 20 N
D) 50 N E) 80 N
24. Hallar que ángulo “θ” debe formar el plano inclinado con la horizontal para que el bloque esté a punto de deslizar hacia abajo (μs=0,75)
A) 30° B) 37° C) 53°
D) 60° E) 45°
25. Hallar con qué aceleración se mueve el bloque mostrado (μk = 0,5; m = 10 kg; g = 10 m/s2)
A) 1 m/s2 B) 2 m/s2 C) 3 m/s2
D) 4 m/s2 E) 5 m/s2
26. Un bloque se lanza con una velocidad de 20 m/s sobre un plano horizontal áspero (μk = 0,5). Hallar la distancia que recorre sobre el plano hasta detenerse. (g= 10 m/s2)
A) 20 m B) 30 m C) 40 m
D) 50 m E) 60 m
27. Un bloque parte del reposo en B y tarda 2 s en llegar al punto A. Determinar el coeficiente de rozamiento estático para las superficies en contacto. (g=10 m/s2)
A) 0,125 B) 0,150 C) 0,625
D) 0,75 E) 0,525
28. Un bloque resbala por un plano inclinado 45° con la horizontal en un tiempo doble del que le tomaría el resbalar sobre un plano inclinado del mismo ángulo pero sin fricción. Determinar el coeficiente de fricción.
A) 0,90 B) 0,25 C) 0,50
D) 0,75 E) 0,85
29. Un bloque A de 5 kg de masa descansa sobre otro bloque B de 15 kg. El coeficiente de rozamiento estático entre los bloques es 0,5 y se desprecia el rozamiento entre el bloque B y el piso. Calcular el máximo valor de F para que los bloques se muevan juntos. (g=10 m/s2)
A) 25 N B) 50 N C) 100 N
D) 150 N E) 200 N
30. Una losa de 40 kg está sobre un suelo sin fricción. Un bloque de 10 kg se coloca encima de la losa. Los coeficientes de rozamiento entre la losa y el bloque son 0,4 y 0,6. Si al bloque de 10 kg se le aplica una fuerza horizontal de 100 N, ¿cuál es la aceleración de la losa? (g=10 m/s2)
A) 2 m/s2 B) 6 m/s2 C) 4 m/s2
D) 1 m/s2 E) 5 m/s2
Categoría:
ROZAMIENTO
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