Otras carreras Fuerza sobre un cuerpo cilindrico

[gonzalokudlik]

Buenas noches gente! Quería saber si me podrian ayudar con este problema que tengo aqui.
Necesito saber aproximadamente qué fuerza ejerce la persona que empuja la bobina de papel como esta en la imagen. No cuento con un dinamometro para calcularlo.
Algunos datos, no se si serán los necesarios. La bobina de papel pesa casi 1300 kg, tiene un radio aproximado de 60 cm. El empuje se lo realiza casi tangencial por la ubicación de sus manos. Querría saber cuantos N aplica la persona para fuerza inicial y sostenida. Saludos y gracias

[skynet]

Re: Fuerza sobre un cuerpo cilindrico

en el caso ideal, sin rozamiento, una vez que la bobina ya ha adquirido velocidad, la fuerza sostenida sería igual a cero, pero en realidad hay lo que se llama rozamiento por rodadura que genera un momento resistente al giro de la bobina ... la fuerza que ejerce la persona debe de compensar este momento ... para calcular ese momento te hace falta el coeficiente de resistencia a la rodadura .... el momento resistente será igual a $\mu_r N$ donde N es la reacción del suelo (igual al peso de la bobina en magnitud) y entonces tendrás que:

$F R = \mu_r N$ y de ahí puedes despejar F que es la fuerza necesaria para mantener el movimiento

para calcular la fuerza inicial debes de sumar a la fuerza necesaria para vencer el par resistente que has calculado ya, la necesaria para acelerar la bobina

enla dirección horizontal hay aplicadas dos fuerza, la que ejerce el hombre y la de rozamiento, la resultante de las dos fuerzas debe de cumplir $F=ma$ y la de rozamiento debe de cumplir $F_r R=I\alpha$ ... la fuerza palicada por el hombre será igual a $F + F_r$ mas la necesaria para vencer la resistencia la rodadura

[Alriga]

Re: Fuerza sobre un cuerpo cilindrico

Hola gonzalokudlik, bienvenido a La web de Física, como nuevo miembro lee atentamente Consejos para conseguir ayuda de forma efectiva

Por la manera en como lo describes, entiendo que buscas un resultado real, no cómo resolver un ejercicio académico, (si me equivoco nos lo dices)

Hay que distinguir 2 fuerzas diferentes a efectuar:

1) Cuando la bobina ya está rodando, la fuerza a ejercer es solo la necesaria para vencer la resistencia a la rodadura:

$F=F_{roz \ rod}$

$F=C_{rr} \cdot N$

N es el peso de la bobina $N=1300 \ kp$

Y aquí viene el problema, ¿Cuánto vale el coeficiente de resistencia a la rodadura $C_{rr}$ ?

Sin hacer medidas de ningún tipo, solo queda que estimarlo: yo diría que ha de estar comprendido entre 0.01 que es el que corresponde a unos neumáticos de automóvil sobre pavimento duro y 0.03 que es el que corresponde a unos neumáticos de automóvil sobre pavimento blando. Por lo tanto, mi estimación para tu caso sería:

$F=0.01 \cdot 1300=13 \ kp$

$F=0.03 \cdot 1300=39 \ kp$

$13 \ kp < F < 39 \ kp$

Puedes coger el valor central y suponer que $F \approx 26 \ kp=255 \ N$

2) Cuando la bobina está parada hay que hacer una fuerza inicial $F_i$ para iniciar el movimiento, (acelerarla). De nuevo sin poder hacer medidas, solo nos queda hacer estimaciones. Mi estimación es que la fuerza inicial podría ser del orden de 1.5 veces la fuerza del caso anterior.

$F_i=1.5 \cdot F$ entonces:

$19 \ kp < F_i < 59 \ kp$

Puedes coger el valor central y suponer que $F_i \approx 39 \ kp \approx 383 \ N$

Como comentario final, en España está prohibido por la Legislación Laboral manejar esos pesos de ese modo, si no eres de España, entonces este comentario no aplica, pues no conozco la legislación de otros países.

Saludos.