El rozamiento
FUERZAS DE ROZAMIENTO.
Rozamiento por deslizamiento.
Podemos medir el rozamiento tirando con un dinamómetro del objeto o bien tirando con una cuerda unida a unos pesos A. Vamos colocando pesos en A hasta que se mueva el bloque.
Actividad 6:
Vas a realizar una serie de experiencias para tratar de encontrar los factores que influyen en el rozamiento. En cualquier caso explica los experimentos realizados y la conclusión.
Experimento A:
Tira con un dinamómetro de un bloque A con cuidado, mide el rozamiento antes de moverse y una vez en movimiento.
Conclusión:
Experimento B:
Investiga si el rozamiento del valor de la superficie de contacto.
Conclusión:
Experimento C:
Investiga si el rozamiento depende de la fuerza que une las superficies.
Conclusión:
Experimento D:
Investiga si el rozamiento depende del tipo de las superficies.
Conclusión:
Actividad 7:
Resumiendo el experimento: ¿qué factores influyen en el rozamiento?
Intenta descubrir una fórmula para calcular el rozamiento.
El rozamiento depende de las dos superficies en contacto. También el rozamiento disminuye una vez que el objeto está en movimiento. Para nuestros problemas de movimiento utilizaremos los valores dinámicos. En los libros se pueden encontrar los valores para los coeficientes dinámicos de diversos objetos en diferentes situaciones.
La fuerza de rozamiento depende de los materiales y de la fuerza que une perpendicularmente (fuerza normal N) ambas superficies. De esta manera podemos decir que:
1) La fuerza de rozamiento al deslizamiento es proporcional a la fuerza de interacción normal entre la superficie y el objeto.
2) La fuerza de rozamiento al deslizamiento es proporcional al coeficiente.
Es decir: fr = coeficiente. N
Valores del coeficiente de rozamiento:
Actividad 8: Problema resuelto.
Calcular el valor de la fuerza de rozamiento en el caso de un esquiador que se está deslizando por una superficie horizontal. Intentar repetir el cálculo si está bajando por una pista que tenga una inclinación de 25º.
Realizamos un croquis de los dos casos, indicando las fuerzas que existen. En el segundo caso hemos dibujado también la descomposición del peso en dos componentes una tangencial y otra normal:
Los datos que conozco para resolver este problema son la masa del esquiador que podemos suponer de 80 kg con las tablas y bastones y el valor del coeficiente de rozamiento 0,14 (buscado en la tabla anterior).
Dibujamos las fuerzas que actúan en los dos casos. En el segundo añadimos una descomposición del peso para tener dos componentes: una tangencial y otra normal.
En el caso horizontal :
el peso es : 800.9,8= 784N, que coincide con la Normal.
El rozamiento será 784.0,14=110N
Lo que provocará un frenado del esquiador. Si quiere seguir en movimiento constante deberá empujarse con los bastones para compensar los 110N del rozamiento.
En el caso de la rampa, la componente vertical del peso es 784.coseno25=711N
La componente tangencial que empuja al esquiador será: 784.seno25= 331N
Y el rozamiento será 711.0,14=100N
El esquiador bajara en este caso acelerando. Si va muy deprisa deberemos incluir el rozamiento con el aire y de esta manera se conseguirá una velocidad alta pero constante..
Actividad 9:
Calcular el valor que puede tener el rozamiento en los siguientes bloques en movimiento. Se supone que los bloques y la superficie son de madera.
Actividad 10:
Si te fijas en el valor del coeficiente de rozamiento entre goma y suelo de hormigón, ¿Cuál será el valor máximo de la fuerza de rozamiento de un coche de 800 kg de masa? ¿Con qué aceleración se producirá el frenado?
Actividad 11:
Un conductor enloquecido se justifica diciendo que puede correr lo que quiera porque su deportivo tiene los mejores frenos del mercado y puede detenerse en una distancia despreciable. ¿Que habría que contestarle?
Actividad 12:Opcional
Un mesa tiene una masa de 20 Kg. El coeficiente de rozamiento estático es 0.2 y dinámico 0.15. Le aplicamos una secuencia de fuerzas creciente.
a)0N; b)30N; c)39.99N; d)40.01N; e)30N .
En cada caso dibujar la mesa con las fuerzas aplicadas, peso y rozamiento:
Actividad 13:
Un armario tiene de masa 300 Kg y esta apoyado en un suelo bastante liso. Para empezar a moverlo hay que empujar con una fuerza de 200N. Calcular el coeficiente de rozamiento.
Actividad 14:
Una bombona de butano tiene una masa de 30 Kg. Para arrastrarla por el suelo hace falta aplicar una fuerza de 400 N. Calcular el coeficiente de rozamiento. ¿Qué ocurrirá si en vez de empujar tiramos de la bombona con esa misma fuerza pero formando un ángulo de 301 con la horizontal?. sen301=0.5 cos301=0.86
Actividad 15:
Nos encontramos en una rampa encerada de 201 grados de inclinación. El coeficiente de rozamiento es 0.15. Dibujar nuestro peso. Calcular el rozamiento y decidir si nos deslizaremos hacia abajo. sen201=0.34 cos201=0.94.
Actividad 16:
Un trineo es empujado hacia arriba de una colina de 151de inclinación por unos perros esquimales con una fuerza de 800N. La masa del trineo es 120 Kg y el coeficiente de rozamiento 0.08. Dibujar la rampa, el peso, el rozamiento y la fuerza de los perros. Decidir si podrán subirlo hacia arriba.