Otras carreras Problema de rozamiento!

[dan2220]

Hola

Tengo un problema de rozamiento que no sé cuál es la respuesta correcta, acá se los dejo para que lo discutamos:

Un cajón de 10kg está en reposo y apoyado sobre una superficie horizontal con la que tiene un coeficiente de rozamiento estático de 0,2. Si se le aplica una fuerza horizontal constante, el cajón:

a) Se moverá con velocidad constante, sin importar el valor de la fuerza (ésta la refuto pensando que necesita minímamente una determinada fuerza para moverse (un poco mayor, por lo menos, a la fuerza de rozamiento estática máxima)

b) Se moverá con aceleración constante, sin importar el valor de la fuerza (también la refuto, por lo mismo que la anterior)

c) Se moverá con velocidad constante si la fuerza es menor que 2kgf y con aceleración constante si es mayor que 2kgf (pienso que para poder determinar si es verdadera o falsa, necesito saber cuál es el coeficiente de rozamiento estático máximo, pues el que dice el enunciado no aclara si es el máximo o no)

d) Se querdará en reposo si la fuerza es menor que 2kgf y se moverá con aceleración si es mayor que 2kgf (lo mismo que la anterior, necesito el coeficiente de rozamiento estático máximo)

e) Se quedará en reposo si la fuerza es menor que 2kgf y se moverá con velocidad constante si es mayor que 2kgf (idem a la anterior)

f) Se moverá sólo si la fuerza aplicada supera los 20kgf (la descarto pensando en que para moverse debe superar a la fuerza de rozamiento estática máxima)

g) Comenzará a moverse sólo si la fuerza supera al peso del cajón (la descarto diciendo que se moverá si la fuerza aplicada supera a la fuerza de rozamiento estática máxima)

h)Se moverá con una aceleración de 2m/seg.seg (no sé cómo llegaron a esa afirmación)

[xXminombreXx]

Re: Problema de rozamiento!

A ver, una fuerza constante dará como resultado una aceleración constante siempre que esta fuerza sea superior a la fuerza de rozamiento máxima dada por

${F}_{roz} = \mu N = 0,2 * m * g = 5g Newtons$

Si la fuerza es menor a 5g Newtons estará parado, si es mayor se moverá con una aceleración constante de (F-5g)/m

¿En ese enunciado qué son las letras k, g y f?

[javier m]

Re: Problema de rozamiento!

hace tiempo que no te veia Dan.

veo que tienes una equivocación con eso de "coeficiente estatico maximo"

no existe tal cosa. pero creo que artos o angel te responderan mas completo

[angel relativamente]

Re: Problema de rozamiento!

¿En ese enunciado qué son las letras k, g y f?

Hola xXminombreXx, creo que con kgf se refiere a kilo gramo fuerza, también conocida como kilopondio o "la fuerza que hay que ejercer para mantener un cuerpo de 1 kg de masa en la superficie terrestre". Es decir, 1kgf = 9.8N.

${F}_{roz} = \mu N = 0,2 * m * g = 5g Newtons$

Mal, sería $2g N$, que equivale a $2 kgf$ la fuerza mínima que hay que ejercer.


Respecto a tu problema, dan2200, como dice javier, no se de donde te sacas eso del coeficiente estático máximo. Quizá sea un concepto que no conozca, pero supuestamente el coeficiente de rozamiento que te dan es el único que existe. Quizá te estés liando con la fuerza de rozamiento máxima. Veamos, si yo le aplico una fuerza de 1N a ese cuerpo para que se mueva, el cuerpo se resistirá a moverse con una "fuerza de rozamiento" de 1 N. Si yo le hago 2N, se resistirá con 2N. Si le hago 19.6N, se resistirá con 19.6N pero si le hago 19.7N se seguirá resistiendo con 19.6N. La fuerza de rozamiento que viene determinada por: $F_{roz}=\mu N$ se refiere a la fuerza de rozamiento máxima, pero eso no quiere decir que el coeficiente varíe.

La $a^1$, la $b$ y la $h$ las has refutado bien. Sigue refutando partiendo de esto y dinos cuál crees que es la correcta
¡Un saludo!

1- Si lo que te piden es decir que letra es la correcta, desde luego la a no es. Pero si tienes que demostrar con argumentos por qué no, no solo has de decir que porque ha de superar la fuerza de rozamiento. Es que aunque superándola, se movería con aceleración y ya no llevaría velocidad constante. Pues aun aplicando la misma fuerza, los primeros instantes se movera con vel. CTE pero luego el coeficiente de rozamiento estático se convertirá en cinético y el movimiento será acelerado. ¡Un saludo!

[Artos]

Re: Problema de rozamiento!

Hola

Tengo un problema de rozamiento que no sé cuál es la respuesta correcta, acá se los dejo para que lo discutamos:

Un cajón de 10kg está en reposo y apoyado sobre una superficie horizontal con la que tiene un coeficiente de rozamiento estático de 0,2. Si se le aplica una fuerza horizontal constante, el cajón:

a) Se moverá con velocidad constante, sin importar el valor de la fuerza (ésta la refuto pensando que necesita minímamente una determinada fuerza para moverse (un poco mayor, por lo menos, a la fuerza de rozamiento estática máxima)

b) Se moverá con aceleración constante, sin importar el valor de la fuerza (también la refuto, por lo mismo que la anterior)

c) Se moverá con velocidad constante si la fuerza es menor que 2kgf y con aceleración constante si es mayor que 2kgf (pienso que para poder determinar si es verdadera o falsa, necesito saber cuál es el coeficiente de rozamiento estático máximo, pues el que dice el enunciado no aclara si es el máximo o no)

d) Se querdará en reposo si la fuerza es menor que 2kgf y se moverá con aceleración si es mayor que 2kgf (lo mismo que la anterior, necesito el coeficiente de rozamiento estático máximo)

e) Se quedará en reposo si la fuerza es menor que 2kgf y se moverá con velocidad constante si es mayor que 2kgf (idem a la anterior)

f) Se moverá sólo si la fuerza aplicada supera los 20kgf (la descarto pensando en que para moverse debe superar a la fuerza de rozamiento estática máxima)

g) Comenzará a moverse sólo si la fuerza supera al peso del cajón (la descarto diciendo que se moverá si la fuerza aplicada supera a la fuerza de rozamiento estática máxima)

h)Se moverá con una aceleración de 2m/seg.seg (no sé cómo llegaron a esa afirmación)

a) y b) esta muy bien la respuesta que das.

para c) el coeficiente de rozamiento estatico SIEMPRE es el maximo, no tiene sentido hablar de otros coeficientes de rozamiento estatico, sin embargo, es falsa, porque apenas superes el rozamiento estatico, se empieza a mover, y empieza a valer el dinamico, que siempre es menor al estatico o como mucho igual, por lo que con una fuerza de 2 kg o mayor se movera aceleradamente, con una menor NO SE MOVERA.

finalmente la correcta es la d).

la e) no puede moverse a velocidad constante con fuerza mayor a la de rozamiento por segunda ley de newton.

[javier m]

Re: Problema de rozamiento!

hola otra vez.

mira, la fuerza de rozamiento estatica es $f_e\leqslant \mu_e N$ ese $\mu_e$ es el coeficiente estatico. Es siempre el mismo, no existe el coeficiente de rozamiento estatico maximo.

Claro que existe la fuerza de rozamiento estática máxima (que es =$\mu_e N$), y cuando una fuerza externa sea mayor que la fuerza de rozamiento estática máxima entonces el bloque adquirirá aceleración

si se aplica una fuerza externa $F_1$ al bloque menor que $\mu_eN$ entonces la fuerza de rozamiento será de igual magnitud que $F_1$

[dan2220]

Re: Problema de rozamiento!

Si, hace mucho que no entraba, lo que pasa es que nuevamente estoy con física jaja!

A ver, hablemos por partes:

Si siempre es Froz estática = coeficiente estático x la fuerza normal

Para que la froz estática aumente cada vez más (para luego cambiar a fuerza de rozamiento dinámica), entonces, debe aumentar cada vez más la fuerza normal (si el coeficiente de rozamiento estático es constante).

Suponiendo que hay un cuerpo apoyado en un plano horizontal, y le aplico una fuerza paralela al plano, en ese caso, la fuerza normal es siempre igual al peso... entonces, qué aumenta en la fórmula, para que la fuerza de rozamiento estática aumente cada vez más?

[angel relativamente]

Re: Problema de rozamiento!

Entiendo perfectamente lo que quieres decir. Viéndolo así, podríamos decir que es el coeficiente el que varía conforme varía la fuerza de rozamiento, pues la normal se mantiene constante. Desde ese punto de vista, el coeficiente que te dan es el coeficiente máximo, pues es el que nos da la fuerza de rozamiento máxima. Aun así, como digo, jamás he oído esta terminología. La fuerza de rozamiento es una fuerza especial porque se opone al movimiento y, por decirlo de algún modo, "no lo genera". Básicamente, cuando aplicamos una fuerza horizontal pequeña y el cuerpo no se mueve, decimos que no ha utilizado "toda su resistencia", es decir, que la fuerza de rozamiento no ha sido la máxima. Pero eso no implica que el coeficiente haya variado, pues el coeficiente depende de la naturaleza de las superficies.

[javier m]

Re: Problema de rozamiento!

recuerda: $f_e\leqslant \mu_e N$.

mira que eso no es una igualdad.

cuando se llega a la maxima fuerza de roce estatico, entonces sí: $f_e^{max}=\mu_e N$

[Artos]

Re: Problema de rozamiento!

Hola dan, te cuento:

1° concepto erroneo: Fr = coef. estatico x Fn.
la fuerza de rozamiento NO es el coef. estatico x Fn, sino que esta exprecion nos dice cual es la MAXIMA fuerza estatica que puede ofrecer la union de dos superficies. eso no quiere decir que siempre haga esa fuerza, es mas, imaginate que tenes la caja sobre una superficie horizontal, y nadie la empuja: el coeficiente de rozamiento estatico es siempre el mismo, pero la fuerza que hace la union es 0, porque nadie la empuja, ahora si hago un poquito mas de fuerza, la union hace una fuerza en sentido contrario igual a la fuerza que yo hago. y si aumento la fuerza aumenta la fuerza estatica, tal y como vos lo dijiste. el problema es: hasta donde aumenta la fuerza, porque con la idea de que siempre hace fuerza en sentido contrario igual a la que recive no llegamos a ningun lado, es mas, con esa idea nada se podria mover.... bueno, esa fuerza de la union tiene un limite, y ese limite es justamente el coeficiente estatico x la normal.

la forma de determinar ese coeficieente es puramente experimental, es decir, hagarramos la caja y le vamos haciendo una fuerza cada vez mas grande hasta que se empieza a mover, y esa es la fuerza estatica maxima. a partir de ese valor podemos hallar el coeficiente estatico.

a la pregunta ¿existe otro coeficiente de rozamiento estatico que no sea ese? la respuesta es NO, no existe otro, es el unico que hay.
pero entonces... ¿como la fuerza estatica puede ser menor?, bueno, puede ser menor, porque el coeficiente solo nos dice cual es la MAXIMA fuerza que puede hacer la union, no nos dice cual es la que realmente hace, para saber cual es la fuerza que hace la union hay un metodo muy simple: comparar la fuerza externa con la maxima:

si la fuerza externa es mayor a la maxima estatica: la masa se mueve, y el coeficiente estatico ya no nos dice nada.
si la fuerza externa es menor o igual a la maxima estatica: la fuerza estatica es la misma que la externa, pero en sentido contrario, y no se mueve.

entonces, el coeficiente estatico es solo uno, hablar de coeficientes intermedios no tiene mucho sentido, porque la idea es saber si se mueve o no, si no se mueve, la fuerza que hace la union es facil de saber, es la misma que la externa. y si se mueve, ya no tiene sentido de hablar de un caso estatico, porque hay movimiento entre las superficies, asique pasa a ser un problema dinamico.

a tu pregunta: en la "formula" no aumenta nada ni disminuye nada, porque esa exprecion, en realidad solo sirve para calcular la MAXIMA fuerza que puede hacer la union, no la que hace para cualquier caso estatico. si sabemos que es un caso estatico, podemos usar la primera ley de newton, y eso nos dice que la fuerza que hace la union es igual a la fuerza que le aplicamos. si le aplicamos una fuerza mayor a la maxima, deja de ser un problema estatico.

[dan2220]

Re: Problema de rozamiento!

Artos, éso lo tengo en claro: el hecho de que:

froz estática máx= coeficiente de rozamiento estático (máx) x fuerza normal

Un ejemplo para dejar las cosas en claro:

Tengo un mueble apoyado en una superficie horizontal. Está quieto. El coeficiente de rozamiento es 0.2 (este coeficiente no cambia en ningñun momento y se usa sólo para cuando voy a averiguar la fuerza de rozamiento estática máxima, antes de que el cuerpo se mueva).

La masa del mueble es de 10kg.

Le aplico una fuerza menor a la fuerza de rozamiento estática máxima; si hago éso, la aceleración del mueble obviamente es cero, y las únicas fuerzas en el eje horizontal que actúan son: la fuerza que aplico y la fuerza de rozamiento (de sentido contraria a la fuerza que aplico).
Entonces, reitero, hasta que no llegue a la fuerza de rozamiento estática máxima, la fuerza de rozamiento y la fuerza que aplico son iguales en módulos (Y EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO ESTÁTICO PARA AVERIGUAR EL VALOR DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO, NO SE USA NUNCA, SÓLO SE USA PARA CUANDO LA FUERZA DE ROZAMIENTO ESTÁTICA ES MÁXIMA)

es así?

En ningún caso, en ningún problema, puedo calcular una fuerza de rozamiento estática (que NO es la máxima) usando la fórmula: Froz = coeficiente de rozamiento x Fuerza normal

[angel relativamente]

Re: Problema de rozamiento!

Tengo un mueble apoyado en una superficie horizontal. Está quieto. El coeficiente de rozamiento es 0.2 (este coeficiente no cambia en ningñun momento y se usa sólo para cuando voy a averiguar la fuerza de rozamiento estática máxima, antes de que el cuerpo se mueva).

La masa del mueble es de 10kg.

Has cogido tu problema y has cambiado cajón por mueble

(Y EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO ESTÁTICO PARA AVERIGUAR EL VALOR DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO, NO SE USA NUNCA, SÓLO SE USA PARA CUANDO LA FUERZA DE ROZAMIENTO ESTÁTICA ES MÁXIMA)
es así?

Así es.

En ningún caso, en ningún problema, puedo calcular una fuerza de rozamiento estática (que NO es la máxima) usando la fórmula: Froz = coeficiente de rozamiento x Fuerza normal

Esta última afirmación la cogería con pinzas. Usando el ejemplo que has puesto antes, si te preguntasen: ¿Y cuál es la fuerza de rozamiento cuando yo le aplico una fuerza de 10N?

Lo primero que tendrías que hacer es calcular la fuerza de rozamiento máxima, $F_{roz_{max}}=N\mu_e = 19,6 \;N$

Entonces, ahora podríamos responder que si yo aplico una fuerza de 10N, la fuerza de rozamiento sería de 10N. Luego sí que podemos calcular una fuerza de rozamiento que no es máxima, y me basaré en que si la fuerza que le aplico iguala, supera o no la fuerza de rozamiento máxima.
Saludos

[dan2220]

Re: Problema de rozamiento!

No entiendo por qué la Froz estática máxima te da 19.6N... si la cuenta es: 0.2x100N = 20N
(en este caso la Fnormal es igual al peso)

[angel relativamente]

Re: Problema de rozamiento!

Bueno, tu has considerado $g=10\; m/s^2$ y yo $g=9,8\; m/s^2$. Aunque mi valor es más aproximado, en muchos libros lo consideran como tú para simplificación de cálculos (aunque desde que salieron las calculadoras científicas los libros tienden a usar más el $g=9,8\; m/s^2$ ). De todos modos $20\; N \approx 19.6\; N$ así que esos detalles son fútiles Al menos ambos llegamos a que $F_{roz}=2g\; N$ , siendo g la fuerza gravitatoria de la Tierra en la superficie, y eso lo podemos escribir como $2\;kgf$.

Saludos