1r ciclo Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

[teclado]

Hola, recientemente me he topado con este problema:

Una pelota rueda sobre el suelo sin deslizamiento a velocidad v y se encuentra un plano inclinado sobre el que rueda también sin deslizamiento. Se pide calcular la altura a la que llega.

Mi primer impulso es plantear la conservación de la energía:

$\dst \frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}I\omega^2=mgh$

Pero esto sólo puede hacerse así si la fuerza de rozamiento no produce trabajo. Ahora bien, en el caso de la pelota rodando por el suelo horizontal la fuerza de rozamiento es 0 y por lo tanto el trabajo que produce también es 0, pero cuando sube por el plano inclinado hay una fuerza de rozamiento que no es 0 (y tiene dirección y sentido hacia el extremo superior del plano inclinado) y un desplazamiento. ¿Me equivoco?

De modo que la ecuación que habría que plantear sería:

$\dst W_{f}=\Delta E_m=mgh-\frac{1}{2}mv^2-\frac{1}{2}I\omega$

Creo haber leído que en efecto me equivoco y que el trabajo de la fuerza de rozamiento es 0 mientras la pelota sube por la rampa, pero no termino de entenderlo.

[Richard R Richard]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

pero cuando sube por el plano inclinado hay una fuerza de rozamiento que no es 0 (y tiene dirección y sentido hacia el extremo superior del plano inclinado) y un desplazamiento. ¿Me equivoco?
.

si te equivocas porque la fuerza de rozamiento, provocaría trabajo si desliza sobre el plano inclinado, pero el enunciado es especifico en decirte que rueda sin deslizar, por lo que la primer ecuacion es correcta. No hay perdida de energia por rozamiento.

si quieres una justificación leete este hilo...

http://forum.lawebdefisica.com/threa...-rotaci%C3%B3n

[Al2000]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

La fuerza de rozamiento en la rodadura pura es una fuerza estática, es decir, el punto de contacto (que es el eje instantáneo de giro) no desliza y no hay trabajo al rodar un cuerpo. Es lo que hace al rodar mas eficiente que el deslizar.

Saludos,

$\mathcal A \ell$

PD. Saludos, cúbico amigo, nos cruzamos.

[skynet]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

pero cuando sube por el plano inclinado hay una fuerza de rozamiento que no es 0 (y tiene dirección y sentido hacia el extremo superior del plano inclinado) y un desplazamiento. ¿Me equivoco?

no te equivocas....

Creo haber leído que en efecto me equivoco y que el trabajo de la fuerza de rozamiento es 0 mientras la pelota sube por la rampa, pero no termino de entenderlo.

es normal que no lo entiendas.......porque es falso.

este es un tema que suele causar mucha confusión, lo cierto es que sí hay rozamiento cuando el disco sube la rampa y el rozamiento sí hace trabajo, esto es una condicion del problema cuando te dice que el disco sube la rampa sin deslizar.......aclaremos ideas:

1- no es necesario que exista deslizamiento para que la fuerza de rozamiento haga trabajo....cuando tú vas en un coche y aceleras, es evidente que las fuerzas de rozamiento de las ruedas sobre el asfalto están haciendo trabajo que se está convirtiendo en energía cinetica, y no hay deslizamiento (a menos que hagas patinar las ruedas)

2- supon que no hubiera rozamiento....en ese caso las unicas fuerzas aplicadas sobre el disco serían el peso y la reacción del suelo de la rampa, pero esas fuerzas pasan por el centro de masas del disco por lo que no pueden ejercer un momento que frene el el giro del disco, si fuera así, el disco deslizaría y aunque se fuera frenando en su movimiento de tralacion hasta quedar parado, segiría girando a la misma velocidad que al principio y la ecuación a plicar sería $\dst \frac{1}{2}mv^2=mgh$ solo la energía cinetica de traslación se convertiría en energía potencial.....es como si lanzas una pelota hacia arriba en el aire y haciendola girar, la energía cinetica de rotación no se convierte en altura.

3- en realidad sí hay rozamiento, y en efecto, como tú intuías es una fuerza que tiene dirección y sentido hacia el extremo superior del plano inclinado.....el trabajo que ejerce esta fuerza de rozamiento estático proviene de la energía cinetica de rotación, de tal modo que la fuerza de rozamiento convierte esta energía en energía potencial.....por eso la ecuacion es
$\dst \frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}I\omega^2=mgh$
y esto viene determinado porque en el problema te dicen que el disco sube sin deslizar.

[Richard R Richard]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Skynet lleva la razón, cai en la misma confusión de siempre, . El trabajo de la fuerza de rozamiento es igual en modulo al trabajo de la componente de la fuerza de gravedad paralela al plano. Eso hace que la energía cinetica de rotación y de traslación se conviertan en energía potencial, pero como son fuerzas opuestas la suma de ambos trabajos es 0 y alli radica la confusión, pues no aparecen en las formulas de conservación de la energía.

En el caso del automóvil el par del motor llega a través de la ruedas a aplicar una fuerza en sentido contrario al avance del vehículo y el rozamiento hace una igual en modulo y de sentido a favor del avance. El resultado es la conversión de la energía mecánica del motor en energía cinetica del vehículo.

[Breogan]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Hola:

Primero pedir disculpas por el retraso en participar de este hilo, que supuestamente esta resuelto; pero no resisto la idea de que persista como valido un error conceptual (ya sea mio o de otros).

Paso a contestar algunos dichos:

1- no es necesario que exista deslizamiento para que la fuerza de rozamiento haga trabajo....cuando tú vas en un coche y aceleras, es evidente que las fuerzas de rozamiento de las ruedas sobre el asfalto están haciendo trabajo que se está convirtiendo en energía cinetica, y no hay deslizamiento (a menos que hagas patinar las ruedas)

En este caso el trabajo lo hace el par motor del automóvil, es como decir que cuando saltas la variación de la energía cinética de tu cuerpo se debe al trabajo de la reacción del piso.

3- en realidad sí hay rozamiento, y en efecto, como tú intuías es una fuerza que tiene dirección y sentido hacia el extremo superior del plano inclinado.....el trabajo que ejerce esta fuerza de rozamiento estático proviene de la energía cinetica de rotación, de tal modo que la fuerza de rozamiento convierte esta energía en energía potencial.....por eso la ecuacion es
$\dst \frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}I\omega^2=mgh$
y esto viene determinado porque en el problema te dicen que el disco sube sin deslizar.

La ecuación que planteas es correcta y no es mas que aplicar el teorema de las fuerzas vivas, donde el 1º miembro es la variación de la energía cinética ($\dst \frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}I\omega^2$), y el 2º miembro es el trabajo de las fuerzas actuantes ($\dst mgh$); como se ve de este ultimo la única fuerza que hace trabajo es el peso de la pelota y por ende el trabajo de la fuerza de rozamiento es cero.

Esto se puede demostrar a partir de que por tratarse de un solido rígido para trabajar con la fuerza de rozamiento que esta aplicada en el perímetro, esta debe ser reducida al centro de gravedad de la pelota. Esto nos da que el sistema equivalente de Fr es una fuerza aplicada en el CG de la pelota y un momento respecto del mismo punto, se demuestra que ambas componentes hacen el mismo trabajo en modulo pero de signo contrario, y como el trabajo de una fuerza es igual a la suma de los trabajos de las componentes de su sistema equivalente resulta que el trabajo de Fr es nulo:

La fuerza de rozamiento en la rodadura pura es una fuerza estática, es decir, el punto de contacto (que es el eje instantáneo de giro) no desliza y no hay trabajo al rodar un cuerpo. Es lo que hace al rodar mas eficiente que el deslizar.

Aunque en anteriores post sostuve lo mismo que Al200, hoy me encuentro que puede haber algún sistema que no cumpla esto, y paso a proponer un ejercicio para resolver en este o en otro hilo.

"Supongamos que tenemos una tabla de masa M, largo L y espesor e apoyada sobre una mesa sin rozamiento entre ellas, apoyada sobre la tabla se encuentra un rodillo de masa m y radio R en reposo y entre ambos existe rozamiento; sobre la tabla se aplica una fuerza F horizontal (supongamos hacia la derecha, no es importante) a partir de instante t=0. Hallar las variaciones de energía de todos los elementos mientras el cilindro esta sobre la madera y considerando que no se produce deslizamiento"

Aunque no busque la solución del problema me voy a permitir algunas consideraciones cualitativas, el cilindro sobre la tabla durante el proceso obtiene unas velocidades de traslación y rotación no nulas, por lo cual en un tiempo $t \neq 0$ tendrá una cierta cantidad de energía cinética. Como sobre el rodillo la única fuerza actuante que puede producir esto es la Fr, el peso y la reacción normal se anulan, resulta que en este caso y tomando solo en cuenta el rodillo la Fr si hace trabajo.

Como la Fr, dentro del sistema tabla-rodillo, aparece por pares una en cada cuerpo y de sentido contrarios, aparecerá una Fr sobre la tabla que reducida a su CG también producirá un trabajo sobre esta.

Creo, y resultaría una hipótesis interesante de demostrar si es verdadera o falsa, que el trabajo de las Fr aplicadas sobre ambos cuerpos realizan el mismo trabajo en modulo pero de signo contrario. Resultando de esta forma, como lo es en el movimiento lineal, que el trabajo de la fuerza de rozamiento estatico es nulo para el sistema rodillo- madera.

s.e.u.o.

Suerte !

PD: si lo ultimo fuera cierto resultaría que si uno de los cuerpos tiene masa infinita y en t=0 esta en reposo en el SR elegido, ninguna fuerza que se aplique a su CG realizara trabajo, lo cual responde la pregunta de teclado.

$\dst WF_r^{(1)} \ : \ Trabajo \ de \ la \ fuerza \ de \ rozamiento \ estatico \ en \ el \ cuerpo \ (1)$

$\dst WF_r^{(2)} \ : \ Trabajo \ de \ la \ fuerza \ de \ rozamiento \ estatico \ en \ el \ cuerpo \ (2)$

$\dst Si \quad WF_r^{(1)} + WF_r^{(2)} = 0 \quad y \quad WF_r^{(1)} = 0 \quad \Rightarrow \quad WF_r^{(2)} = 0$

Suerte !

[felmon38]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Hola Briogan: Me ha parecido muy interesante la cuestión que propones:

"Supongamos que tenemos una tabla de masa M, largo L y espesor e apoyada sobre una mesa sin rozamiento entre ellas, apoyada sobre la tabla se encuentra un rodillo de masa m y radio R en reposo y entre ambos existe rozamiento; sobre la tabla se aplica una fuerza F horizontal (supongamos hacia la derecha, no es importante) a partir de instante t=0. Hallar las variaciones de energía de todos los elementos mientras el cilindro esta sobre la madera y considerando que no se produce deslizamiento"

Creo que hay que tener en cuenta que el teorema de la energía cinética se formula siendo el sistema de referencia (para expresar las velocidades y el trabajo de la fuerza sobre el punto material) un sistema inercial. En el caso propuesto, el tablón no es un sistema inercial porque se supone que es la mesa, así que la fuerza de rozamiento sobre el rodillo, si realiza trabajo sobre el rodillo, porque el punto material sobre el que se aplica, tiene velocidad respecto de la mesa, aunque no la tenga respecto del tablón.
Saludos

[Breogan]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Hola:

Totalmente de acuerdo felmon38, para los cálculos de energías y trabajo se usan SRI. Estimo que el trabajo de Fr respecto de un SRI debe dar cuenta del incremento de energía cinética del rodillo, aunque no estoy completamente seguro para afirmarlo.

No se podría fijar el CG del rodillo a la mesa de alguna manera de forma que Fr en un SRI no realizara trabajo? Gracias

s.e.u.o.

Suerte !

[skynet]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Hola:

En este caso el trabajo lo hace el par motor del automóvil, es como decir que cuando saltas la variación de la energía cinética de tu cuerpo se debe al trabajo de la reacción del piso.

fuerza de reacción del piso no ejerce trabajo porque no se desplaza......pero la fuerza de rozamiento sí se desplaza y hace trabajo, por definición.

el par motor son fuerzas internas y las fuerzas internas no pueden variar la cantidad de movimiento y por lo tanto tampoco la energía cinética de un sólido rígido (a menos de que lo partas en pedazos)....te propongo que dibujes el coche como si fuera una caja negra y dibuja las únicas fuerzas exteriores aplicadas (peso, reacción del suelo y fuerza de rozamiento)...y ahora dime ¿Cuál es la que hace el trabajo?

Hola:
La ecuación que planteas es correcta y no es mas que aplicar el teorema de las fuerzas vivas, donde el 1º miembro es la variación de la energía cinética ($\dst \frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2}I\omega^2$), y el 2º miembro es el trabajo de las fuerzas actuantes ($\dst mgh$); como se ve de este ultimo la única fuerza que hace trabajo es el peso de la pelota y por ende el trabajo de la fuerza de rozamiento es cero.

el peso de la pelota es una fuerza que pasa por el cdm y por lo tanto no puede ejercer momentos que detengan su giro y por lo tanto no puede convertir la energía cinética de rotación en energía potencial.

la fuerza de rozamiento no pasa por el cdm y por lo tanto sí ejerce los momentos necesarios para convertir la energía cinética de rotación en energía potencial.

te propongo que aplique el teorema de las fuerza vivas a una pelota que lanzas al aire haciéndola girar.....según tu lógica, como es el peso el que hace el trabajo también debería de frenarse el giro de la pelota y convertirse esa energía cinética de rotación en altura como por arte de magia.....pero todos sabemos que no es así, ¿ cómo lo explicas?¿en que se diferencia un experimento del otro si no es en que en el de la rampa hay rozamiento?.....luego el rozamiento es necesario para convertir la energía cinética de rotación en energía potencial....¿y el trabajo no es la forma en la que un tipo de energía se convierte en otro tipo de energía?, luego es evidente que la fuerza de rozamiento sí hace trabajo.

Esto se puede demostrar a partir de que por tratarse de un solido rígido para trabajar con la fuerza de rozamiento que esta aplicada en el perímetro, esta debe ser reducida al centro de gravedad de la pelota. Esto nos da que el sistema equivalente de Fr es una fuerza aplicada en el CG de la pelota y un momento respecto del mismo punto, se demuestra que ambas componentes hacen el mismo trabajo en modulo pero de signo contrario, y como el trabajo de una fuerza es igual a la suma de los trabajos de las componentes de su sistema equivalente resulta que el trabajo de Fr es nulo:

lo interpretas mal, eso sólo significa que el trabajo que se esta haciendo para aumentar la energía potencial se realiza a costa de disminuir la energía cinética de rotación.

cuando realizas una compresión de un gas en un cilindro, el trabajo para el sistema cilindro es positivo porque entra (usando el criterio de signos científico), pero para los alrededores el trabajo es negativo porque sale, el resultado neto es cero, pero eso no significa que no se realice trabajo, solo significa que el trabajo lo realizan los alrededores y lo recibe el cilindro, es decir....el trabajo que se esta haciendo para aumentar la energía del cilindro se realiza a costa de disminuir la energía de los alrededores.

Creo, y resultaría una hipótesis interesante de demostrar si es verdadera o falsa, que el trabajo de las Fr aplicadas sobre ambos cuerpos realizan el mismo trabajo en modulo pero de signo contrario. Resultando de esta forma, como lo es en el movimiento lineal, que el trabajo de la fuerza de rozamiento estatico es nulo para el sistema rodillo- madera.

si yo empujo un bloque con mi dedo estoy haciendo trabajo positivo, y el bloque está ejerciendo sobre mi dedo un trabajo negativo, el resultado neto es cero....pero eso no significa que yo no realice trabajo sobre el bloque, solo significa que es mi dedo quien está realizando el trabajo sobre el bloque y el bloque el que está recibiéndolo, mi energía es la que disminuye y la energía cinética del bloque la que aumenta y el resultado neto es cero por el primer principio de la termodinámica.

[felmon38]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

No se podría fijar el CG del rodillo a la mesa de alguna manera de forma que Fr en un SRI no realizara trabajo?

En ese caso el cilindro giraría, alrededor de su eje, respecto de la mesa, que es un sistema inercial, por lo que el punto del cilindro, en contacto con el tablón , tendría una velocidad, respecto de la mesa, y la fuerza de rozamiento realizaría trabajo sobre el cilindro.
Saludos

[skynet]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Creo, y resultaría una hipótesis interesante de demostrar si es verdadera o falsa, que el trabajo de las Fr aplicadas sobre ambos cuerpos realizan el mismo trabajo en modulo pero de signo contrario.

sí, si no fuera así se violaría el primer principio de la termodinámica.

PD: si lo ultimo fuera cierto resultaría que si uno de los cuerpos tiene masa infinita y en t=0 esta en reposo en el SR elegido, ninguna fuerza que se aplique a su CG realizara trabajo, lo cual responde la pregunta de teclado.

no existe ningún cuerpo con masa infinita, partes de una hipótesis falsa a todas luces y por eso llegas a una conclusión falsa....todo cuerpo tiene masa finita de modo que siempre puedes realizar trabajo aplicando una fuerza a su CG.

[Richard R Richard]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

...te propongo que dibujes el coche como si fuera una caja negra y dibuja las únicas fuerzas exteriores aplicadas (peso, reacción del suelo y fuerza de rozamiento)...y ahora dime ¿Cuál es la que hace el trabajo?

Dejando de lado el peso y la normal que no influyen en este movimiento horizontal.... veo que el trabajo de la fuerza de rozamiento se convierte en energía cinetica de rotación cuando hay rodadura "ideal" y viceversa, Ejemplo un vehículo propulsado a cohete, transforma parte de la energía cinetica de traslación en energía cinetica de rotación de las ruedas para avanzar, lo que hay que notar es el sentido de la fuerza que va en sentido contrario cuando la propulsión es a través de la misma rueda, entonces sucede lo contrario la energía cinetica de rotación se transforma energía cinetica de traslación del vehículo.

[Breogan]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Hola:

Después de unos días desconectado devuelta el burro al trigo, admito que esperaba ver mas respuestas en un tema que de por si causa demasiadas confusiones en la mayoría de los estudiantes.

fuerza de reacción del piso no ejerce trabajo porque no se desplaza......pero la fuerza de rozamiento sí se desplaza y hace trabajo, por definición.

Que la fuerza de rozamiento estático en el movimiento de rodadura sin deslizamiento se desplaza es una afirmación que deberías demostrar.
En el problema que propuce en el post #6

"Supongamos que tenemos una tabla de masa M, largo L y espesor e apoyada sobre una mesa sin rozamiento entre ellas, apoyada sobre la tabla se encuentra un rodillo de masa m y radio R en reposo y entre ambos existe rozamiento; sobre la tabla se aplica una fuerza F horizontal (supongamos hacia la derecha, no es importante) a partir de instante t=0. Hallar las variaciones de energía de todos los elementos mientras el cilindro esta sobre la madera y considerando que no se produce deslizamiento"

con la opción que le di a felmon38 en el post #8

No se podría fijar el CG del rodillo a la mesa de alguna manera de forma que Fr en un SRI no realizara trabajo? Gracias

la fuerza de rozamiento no se desplaza en un SR fijo a la mesa, por lo cual no hace trabajo, sin embargo la energía cinética del sistema se puede descomponer en energía de traslación y de rotación.

De lo ultimo me surge una observación que creo que genera confusión: la energía cinética de cada partícula de un solido rígido es única, cada partícula tiene una única velocidad en modulo y dirección y por ende la energía cinética del solido también es única; separar esta energía en energía de traslación y de rotación es un recurso (consecuencia de la linealidad de las leyes de Newton) que nos hace mas fácil su estudio teórico. El teorema de las fuerzas vivas hacen referencia a la energía cinética sin distinguir como se pueda descomponer esta.

el par motor son fuerzas internas y las fuerzas internas no pueden variar la cantidad de movimiento y por lo tanto tampoco la energía cinética de un sólido rígido (a menos de que lo partas en pedazos)....te propongo que dibujes el coche como si fuera una caja negra y dibuja las únicas fuerzas exteriores aplicadas (peso, reacción del suelo y fuerza de rozamiento)...y ahora dime ¿Cuál es la que hace el trabajo?

Si modelas un automóvil como una caja negra sin partes móviles ninguna fuerza realiza trabajo, y la fuerza de rozamiento es nula.

Yo te propongo que agarres tu automóvil, le saques las ruedas tractoras, y en su lugar coloques dos barras (con largo un poco mayor al diámetro de las masas de las ruedas) en la dirección diametral que tendría la rueda.
Encende el auto y hace girar las ruedas hasta que las puntas de las barras toquen el piso, y ahora hace girar las ruedas (con la fuerza del motor) cuidando que las puntas de las barras no resbalen en el piso, el auto se moverá hacia arriba y adelante, ganando energía potencial y cinética. Quien hace trabajo?

Para no romper tu auto si queres lo podes hacer con un auto de modelo, y en ves de barra utilizar una estrella de varias puntas del mismo diámetro que la rueda.

el peso de la pelota es una fuerza que pasa por el cdm y por lo tanto no puede ejercer momentos que detengan su giro y por lo tanto no puede convertir la energía cinética de rotación en energía potencial.

Correcto

la fuerza de rozamiento no pasa por el cdm y por lo tanto sí ejerce los momentos necesarios para convertir la energía cinética de rotación en energía potencial.

Correcto, pero aun no hace trabajo..

te propongo que aplique el teorema de las fuerza vivas a una pelota que lanzas al aire haciéndola girar.....según tu lógica, como es el peso el que hace el trabajo también debería de frenarse el giro de la pelota y convertirse esa energía cinética de rotación en altura como por arte de magia.....pero todos sabemos que no es así, ¿ cómo lo explicas?¿en que se diferencia un experimento del otro si no es en que en el de la rampa hay rozamiento?.....luego el rozamiento es necesario para convertir la energía cinética de rotación en energía potencial....¿y el trabajo no es la forma en la que un tipo de energía se convierte en otro tipo de energía?, luego es evidente que la fuerza de rozamiento sí hace trabajo.

Nadie dice que el rozamiento no sea necesario, es absolutamente necesario para que aparezca el movimiento de rotación, pero no implica que haga trabajo.
Si una fuerza realiza trabajo agrega o quita energía cinética en el sistema.

lo interpretas mal, eso sólo significa que el trabajo que se esta haciendo para aumentar la energía potencial se realiza a costa de disminuir la energía cinética de rotación.

Para el sistema rampa-rodillo la fuerza de rozamiento no hace trabajo

cuando realizas una compresión de un gas en un cilindro, el trabajo para el sistema cilindro es positivo porque entra (usando el criterio de signos científico), pero para los alrededores el trabajo es negativo porque sale, el resultado neto es cero, pero eso no significa que no se realice trabajo, solo significa que el trabajo lo realizan los alrededores y lo recibe el cilindro, es decir....el trabajo que se esta haciendo para aumentar la energía del cilindro se realiza a costa de disminuir la energía de los alrededores.

Esto es mecánica newtoniana, trata en lo posible de mantenerte en ese espacio.
Igual poco me acuerdo de termo como para debatir, aunque pareciera que mezclas trabajo del medio y del sistema en el mismo razonamiento.

En ese caso el cilindro giraría, alrededor de su eje, respecto de la mesa, que es un sistema inercial, por lo que el punto del cilindro, en contacto con el tablón , tendría una velocidad, respecto de la mesa, y la fuerza de rozamiento realizaría trabajo sobre el cilindro.
Saludos

En este caso el punto de aplicación de la fuerza de rozamiento no se mueve respecto de un SR fijo a la mesa, dicho punto siempre estará abajo del eje de giro del cilindro que está fijo a la mesa.

no existe ningún cuerpo con masa infinita, partes de una hipótesis falsa a todas luces y por eso llegas a una conclusión falsa....todo cuerpo tiene masa finita de modo que siempre puedes realizar trabajo aplicando una fuerza a su CG.

La hipótesis de una masa infinita es valida, aceptada, y ampliamente aplicada en mecánica newtoniana; es mas en la solución del problema planteado vos mismo la aplicaste al hacer el balance de energía en el post #4 y no incluir la energía cinética de la rampa, asociando implicitamente a esta a un SR inercial.

s.e.u.o.

Suerte !

[carroza]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Hola.

Permitirme aportar mi granito de arena a esta discusión. Mirando el título del hilo "Trabajo de una fuerza de rozamiento estático" (mejor estática, pero bueno), la respuesta parecería obvia: Si es estática, no hay trabajo.

Luego están todas las consideraciones que habeis hecho en las intervenciones anteriores, que dejan claro que para que un tipo de energía mecánica (rotación) se convierta en otra (traslación, o potencial), es imprescindible la fuerza de rozamiento.

En mi opinión, las fuerzas de rozamiento estáticas deben considerarse, más que fuerzas, ligaduras de un sistema. Si una superficie (rueda) no desliza frente a otra (suelo), entonces tenemos una ligadura entre la velocidad angular de la rueda y la velocidad de traslación. No es necesario hablar explícitamente de una fuerza, ni, por supuesto, del trabajo que ejercería.
Así, podemos usar sin problemas la conservación de la energía mecánica, o, a un nivel más avanzado, la descripción lagrangiana del problema.

El concepto de fuerzas de rozamiento, en sentido estricto, podría restringirse a las fuerzas dinámicas, donde hay desplazamiento, y pérdida de energía mecánica, que se convierte en calor, y no en otro tipo de energía.

No se si, a efectos pedagógicos, eliminar el concepto fuerzas de rozamiento estáticas es inviable, pero recuerdo que de pequeño a mí siempre me resultaba repulsivo el concepto de que la fuerza de rozamiento estática es "menor" que el coeficiente de rozamiento estático por la normal.

Saludos

[skynet]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Si modelas un automóvil como una caja negra sin partes móviles ninguna fuerza realiza trabajo, y la fuerza de rozamiento es nula.

.....yo no he dicho "sin partes móviles", he dicho una caja negra...eso significa que no ves lo que hay dentro, no que no existan partes móviles....con ello lo que quiero es que te olvides de las fuerzas internas porque ellas no pueden variar la energía cinética del automóvil.....siendo así solo nos queda el peso, la reacción del suelo y el rozamiento.....por eliminación solo puede ser el rozamiento el que realiza el trabajo.

lo que está claro es que para aumentar la energía cinética del automóvil debe de existir una fuerza que realice el trabajo, ¿Qué fuerza es según tú la que lo hace?

el par motor no puede ser porque como su nombre indica es una par, de modo que la resultante es cero, por lo que sólo puede aumentar la energía cinética de rotación, no la de traslación.

En mi opinión, las fuerzas de rozamiento estáticas deben considerarse, más que fuerzas, ligaduras de un sistema.

.....¿y eso no son fuerzas?.....a mi me parece sólo un cambio semántico.

No es necesario hablar explícitamente de una fuerza, ni, por supuesto, del trabajo que ejercería.
Así, podemos usar sin problemas la conservación de la energía mecánica, o, a un nivel más avanzado, la descripción lagrangiana del problema.

....cuando alguien suelta un objeto en el aire puede describir lo que pasa usando la conservación de la energía mecánica......pero eso no significa que la fuerza de gravedad no realiza trabajo.

a un nivel más avanzado, la descripción lagrangiana del problema.

....sí, podríamos, pero estarás de acuerdo en que es igual de lícita la descripción neutoniana, y que la mecánica neutoniana debe de ser capaz de describir esta situación usando los conceptos de fuerza y trabajo....y eso es lo que estamos tratando de hacer.

- - - Actualizado - - -

Si una fuerza realiza trabajo agrega o quita energía cinética en el sistema.....

....eso es falso, por ejemplo, el sistema sol-tierra, la tierra, cuando está más cerca del sol tiene mayor velocidad y por lo tanto mayor energía cinética que cuando está más alejada, este aumento de energía cinética proviene del trabajo que ejerce la fuerza gravitatoria, supongo que estarás de acuerdo con esto....pero no agrega energía al sistema sol-tierra, la energía se saca del propio sistema en forma de una disminución de la energía del campo gravitatorio.

en resumen, el trabajo no necesariamente quita o agrega energía.....el trabajo lo que hace es convertir un tipo de energía en otro.

si repasas la termodinámica verás que si tú ejerces trabajo sobre un cilindro, lo que pasa es que la energía que tú has usado para ejercer ese trabajo se ha convertido en otro tipo de energía que llamamos energía interna...pero el sistema formado por ti y el cilindro permanece con la misma energía.....y sin embargo se ha realizado trabajo, eso es innegable.

en el caso del rodillo y la rampa pasa lo mismo, el trabajo ha transformado la energía cinética de rotación en energía potencial, no es necesario que agregue energía.

- - - Actualizado - - -

Hola:

Para el sistema rampa-rodillo la fuerza de rozamiento no hace trabajo

...entonces ¿Qué fuerza lo hace?....¿que fuerza convierte la energía cinética de rotación en energía potencial?....¿y por qué en la pelota lanzada al aire esto no sucede?

estás obcecado con la negación, pero no ofreces alternativa...¿Qué explicación le das tú a que la energía cinética de rotación se convierta en energía potencial? ¿ninguna?