Fuerzas de rozamiento
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Fuerzas de rozamiento viscoso:
•

Aparecen cuando un cuerpo se desplaza a través de un
fluido. No las estudiamos en este curso.
Fuerza de rozamiento por deslizamiento:



Este rozamiento se debe rugosidades propias de las
superficies de contacto y a la adherencia entre ellas. Este
hecho se verifica claramente porque cuanto mejor pulidas
estén las superficies, menor es la fuerza.
La fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento,
tiene la misma dirección que el desplazamiento pero esta
dirigido en sentido contrario.
No es necesario que haya movimiento para que la fuerza de
movimiento actúe.
Experimento

Cargamos el platillo con una
pequeña pesa, sin embargo el
bloque no se mueve. Esto
significa que la fuerza aplicada
es equilibrada por la de
rozamiento, pues:
a x = 0  Fx = 0
T - fr = 0  T = fr

Conclusión:
Si
no
hay
aceleración
la
fuerza
de
rozamiento es igual a la fuerza
aplicada.
Comenzamos a colocar en el platillo pesas de manera que
la fuerza aplicada sobre el bloque aumente lentamente.
Llega un momento límite para el cual, si agregamos una
pesa más, el bloque comenzará a acelerarse, esto significa
que: T  fr.
T - fr = m . a x
Una vez en movimiento, se observa que para que el bloque
se mueva con velocidad constante hay que quitar algo de
peso en el platillo, hasta que nuevamente:
T = fr
Ahora el bloque se moverá por inercia.
Conclusiones:
Llamaremos rozamiento estático a la fuerza de
rozamiento que existe entre dos superficies en reposo
una respecto de la otra. Puede tomar cualquier valor
entre cero y una máximo.
La fuerza máxima de rozamiento estático es igual a
la fuerza mínima necesaria para poner en movimiento
al cuerpo.
Se llama fuerza de rozamiento cinético a la fuerza
necesaria para mantener el movimiento una vez
iniciado.
Cálculo de la fuerza de rozamiento:
Fuerza de rozamiento estático máxima:
La fuerza de rozamiento estático
directamente proporcional a la normal
e =
fr emáx

N
máxima,
es
fr emáx =  e . N
Fuerza de rozamiento cinético:
La fuerza de rozamiento cinético, es directamente
proporcional a la normal
c =
fr c

N
e  c
fr c =  c . N
Gráfico de fuerza re rozamiento en
función de la fuerza aplicada
Ejemplo 3
Un bloque de masa m1 = 30 kg. está apoyado
sobre un plano inclinado que forma un ángulo
de 30º con la horizontal y está unido mediante
un hilo inextensible y sin masa, que pasa por
una polea sin fricción y de masa despreciable,
a un segundo bloque de masa m2 =50 kg. que
cuelga verticalmente. Si el coeficiente de
rozamiento cinético entre m1 y el plano es c =
0,4, Calcular:
a) La aceleración de cada bloque.
b) La tensión en la cuerda que vincula ambos
bloques.
Solución
La primera cuestión a resolver en éste problema, es saber para
que lado se mueve el sistema y luego determinar, si es que se
mueve ( podía no moverse si la fuerza de rozamiento no lo
permitiera ), con que aceleración lo hace.
Realizamos los diagramas de cuerpo libre para cada cuerpo sin
tener en cuenta el rozamiento
Cuerpo m1
Eje Y:
N - P1y = m1 . a y
N - P1 . cos  = m1 . a y
N - m1 . g . cos  = m1 . a y
N - m1 . g . cos  = 0
N = m1 . g . cos 30º
N = 30Kg . 10
m
s
2
. cos 30º = 259,8 N
Eje X:
T - P1x = m1 . a x
T - P1 . sen  = m1 . a x
T - m1 . g . sen  = m1 . a x
Cuerpo m2:
Eje X:
P2 - T = m2 . a x
m2 . g - T = m2 . a x
Sumando miembro a miembro las
ecuaciones en X
T - m1 . g . sen  = m1 . a x
+
m2 . g - T = m2 . a x
m2 . g - m1 . g . sen  = a .(m1 + m2 )
ax =
g . (m 2 - m1 . sen  )
m1 + m 2
10
=
m
s
2
. ( 50 Kg - 30 Kg . sen 30º )
= 4,375
30 Kg + 50 Kg
m
s
2
Ahora planteamos nuevamente la ecuación en X para la masa m1
pero teniendo en cuenta la fuerza de rozamiento:
T - P1x - fr = m1 . a x
T - P1 . sen  -  .N = m1 . a x
T - m1 . g . sen  -  .N = m1 . a x
Sumando miembro a miembro las
ecuaciones X
T - m1 . g . sen  -  . N = m1 . a x
+
m2 . g - T = m2 . a x
m2 . g - m1 . g . sen  -  . N = a .(m1 + m2 )
Despejando a y teniendo en cuenta el valor de la normal
calculado, nos queda:
ax =
10
=
m
s
2
. 50 Kg - 10
g . m 2 - g . m1 . sen  -  . N
=
m1 + m 2
m
2
. 30 Kg . sen 30º- 0,4 .259,8 N
s
30 Kg + 50 Kg
= 3,076
m
s
2
Calculamos ahora en valor de la tensión despejando de la
segunda ecuación
m2 . g - T = m2 . a x
T = m 2 . g - m 2 . a x = m 2 . ( g - a x ) = 50 Kg. ( 10
m
s
2
- 3,076
m
s
2
) = 346,2 N
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siguiente Link para ver una animación
que nos permitirá comprender mejor
cómo funciona la fuerza de rozamiento.
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