Transcript 1. Fuerza de roce ESTÁTICO - Colegio Adventista La Serena

COLEGIO ADVENTISTA DE LA SERENA
DEPTO. DE MATEMÁTICAS Y FÍSICA
DOCENTE: HERNÁN ALEXIS AROS NÚÑEZ
Estudia causas del
movimiento
que se rige por
DINÁMICA
Inercia
LEYES DE NEWTON
Fundamental de
la dinámica
Pueden
producir
Fuerza
tienen
Acción y Reacción
tipos
Módulo
El peso
Dirección
La normal
Sentido
La tensión
Aceleración
Aprendizajes esperados
•
Comprender el concepto de fuerza de roce.
•
Aplicar los conceptos de roce estático y roce cinético.
•
Comprender el concepto de fuerza elástica.
Pregunta oficial PSU
Un bloque que pesa 20 N se empuja sobre la cubierta horizontal de una mesa con una
fuerza de 18 N. El coeficiente de roce cinético entre el bloque y la cubierta es 0,4.¿Cuál
es la aceleración del bloque? (Considere la aceleración de gravedad igual a 10 )
m
s2
A)
0,5
B)
1,0
C)
5,0
D)
9,0
E) 10,0
m
s2
m
s2
m
s2
m
s2
m
s2
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2010
1. Fuerza de roce
2. Roce estático
3. Roce cinético
4. Fuerza elástica
1. Fuerza de roce
1.1 Características
• Se opone al movimiento entre superficies en contacto.
• Es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el cuerpo.
• Depende del material de las superficies en contacto.
1. Fuerza de roce
Aplicada a nuestra vida cotidiana:
1. Fuerza de roce
DCL de la fuerza de roce:

N

F
Para calcular la fuerza de roce:

Froce

P
f roce  μ  N
Las unidades utilizadas para la fuerza de roce:
Donde :
μ : Coeficiente de roce
N : Fuerza nor mal
S .I . : NewtonN 
C.G.S . : Dinadina
Ejercicios
5. En general, la fuerza de roce puede expresarse como froce= µ·N, donde µ es el coeficiente
de roce y N es la fuerza normal.
Se puede afirmar que el coeficiente de roce
I) es un número adimensional.
II) es independiente de la fuerza de roce y la normal.
III) depende del tipo de superficies en contacto.
Es(son) correcta(s)
A) sólo I.
B) sólo II.
C) sólo III.
D) sólo I y II.
E) I, II y III.
Ejercicio 5 guía Dinámica II: Fuerza de roce
E
Conocimiento
1. Fuerza de roce
1.2 Tipos
• ESTÁTICO
Actúa cuando el cuerpo está en
reposo.
• CINÉTICO
Actúa cuando existe un movimiento
relativo entre las superficies en contacto.
2. Roce estático
2.1 Características
• Es una fuerza de reacción.
• Es una fuerza variable.
• Posee un valor máximo, que se calcula como:
f S  μS  N
Ejemplo: Cuerpo en reposo

F
Su DCL es

Froce

N

P

F
2. Roce estático
La fuerza de roce estático tiene un valor máximo (límite) cuando el
cuerpo está a punto de moverse.
Ejercicios
10. Un bloque de 100 [kg] de masa es empujado con una fuerza horizontal de 80[N]
paralela a la superficie. Si el bloque está en reposo y el coeficiente de roce estático entre el
bloque y la superficie es 0,12, el módulo de la fuerza de roce es
A)
0 [N]
B) 40 [N]
C) 60 [N]
D) 80 [N]
E) 120 [N]
Ejercicio 10 guía Dinámica II: Fuerza de roce
D
Aplicación
3. Roce cinético
3.1 Características
• No es una fuerza de reacción.
• Es una fuerza constante.
• Posee un valor único, que se calcula como:
f K  μK  N
Ejemplo: Cuerpo en movimiento
 
F2  F1

FK  cte.

F1

FK  cte.

FK
La fuerza de roce cinético es siempre menor que la fuerza de roce
estático máxima.
Ejercicios
9. Sobre un plano horizontal se empuja un cuerpo de 10 [N] de peso con una fuerza
constante, paralela al plano, cuyo valor es 4 [N]. Si el cuerpo mantiene una velocidad
m
constante de 5 .¿Cuál es el coeficiente
de roce entre el plano y el cuerpo?
s
 
A) 0,20
B) 0,25
C) 0,30
D) 0,40
E) 0,50
Ejercicio 9 guía Dinámica II: Fuerza de roce
D
Aplicación
4. Fuerza elástica
4.1 Características
• Es la fuerza de reacción que actúa para devolver un
resorte o elástico a su longitud natural.
• Los resortes o elásticos ejercen fuerzas que empujan
en contra del desplazamiento, respecto de su posición
de equilibrio.
Fe
P
Los cuerpos elásticos se deforman ante la acción de una fuerza, volviendo
a su forma original una vez que dicha fuerza deja de actuar.
4. Fuerza elástica
4.2 Ley de Hooke
La fuerza elástica está asociada a la constante de
elasticidad del cuerpo y a la deformación
producida.
Ley de Hooke


Fe  k  x
x
Fe
P
Gráficamente:
F (Módulo de la fuerza)
El signo “-” indica que la fuerza elástica
se opone a la deformación.
Δx (deformación)
Ejemplo
Sea FD la fuerza
deformadora y Fe la
fuerza elástica.



FD  P  m  g


Fe  k  Δx
Para calcular
constante k:
x
la


Fe  FD
Fe
P
La constante k tiene unidades
k  Δx  m  g
m g
k
Δx
 N  en S.I.
m
 
Ejercicios
8. Si un resorte se estira 10 [cm] cuando se cuelga de él un cuerpo de 500 [g], entonces su
constante de rigidez es
A) 5
N 
m
 
B) 10
N 
m
 
C) 15
N 
m
 
D) 25
N 
m
 
E) 50
N 
m
 
Ejercicio 8 guía Dinámica II: Fuerza de roce
E
Aplicación
Pregunta oficial PSU
Un bloque que pesa 20 N se empuja sobre la cubierta horizontal de una mesa con una
fuerza de 18 N. El coeficiente de roce cinético entre el bloque y la cubierta es 0,4.¿Cuál
es la aceleración del bloque? (Considere la aceleración de gravedad igual a 10 )
m
s2
A)
0,5
B)
1,0
C)
5,0
D)
9,0
E) 10,0
m
s2
m
s2
m
s2
m
s2
m
s2
En PSU debes considerar la fuerza de
roce sólo cuando se haga explícito en el
problema.
C
Aplicación
Síntesis de la clase
Pueden
producir
FUERZA
tienen
Aceleración
tipos
Módulo
Dirección
Sentido
Fuerza de roce
Asociada a superficies
en contacto
Estático
Cinético
Valor máximo
Valor único
f s  s  N
f K  K  N
Fuerza elástica
Asociada a resortes
y elásticos


Fe  k  x