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Dudas en problemas de dinámica

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  • 1r ciclo Dudas en problemas de dinámica

    Bueno, pues la verdad que el titulo del tema es bastante evidente, tengo varios problemas de dinámica y todos ellos los entiendo a medias, es decir, siempre me queda alguna parte que no puedo resolver, o que cuando la resuelvo el razonamiento esta mal, pero nose porque, asi que lo expongo aqui y haber si me aclaro.
    1º) Tengo un bloque de masa M sobre una mesa horizontal, donde existe un rozamiento U, de dicho bloque tira una fuerza F con un ángulo '@'. Determinar la fuerza minima necesaria para poner en movimiento al bloque.
    -Bueno yo creo que la fuerza minima es la fuerza del rozamiento, porque con una fuerza inferior esta clarisimo que no se mueve, y con una superior es evidente de que si existe movimiento pero el limite estara en igualar a la de rozmiento ¿no?, eso es uno de los puntos de tengo duda, ya que al mirar la solucion me encuentro esta expresion: F= (Umg)/(cos@ + Usen@), nose si esto es lo mismo que he pensado yo pero escrito matematicamente...

    2º) La segunda duda en la que estoy atascado es una cuestion que hay en un problema, que me dice asi: Un bloque sobre una pared vertical con rozamiento (U = 0,1) se le aplica una fuerza que forma un angulo de 30º con la vertical, la masa de dicho bloque es de 10 kg, ¿cual seria la fuerza de rozamiento si F=115N?, ¿entre que dos valores de F el cuerpo no se mueve? ¿y el ángulo minimo por el que el cuerpo no se moveria aunque la fuerza sea muy grande?
    De este problema lo que mas me desconcierta es la segunda pregunta, que entiendo que hay un intervalo en el cual la fuerza que actua sobre el bloque no consigue que este adquiera un movimiento, pues bien tras razonas y exponer la ecuaciones llego a esto: -Fr + Fy -P= ma=0, pero de ahi solo obtendo un resultado, es decir, un numero no un intervalo, esta es de mis grandes dudas y la otra de este problema es la primera cuestion, la cual opero en la siguiente expresion: Fr=UN=UFx=UFsen30º, al sustituir F y U queda:
    Fr=0,1·115·sen30º = 5,75N; sin embargo al mirar la solucion veo 0,41N, nose si esto esta relacionado con la pregunta del intervalo y por eso no me coincide el resultado o es un error, del libro de resultados o mio.
    Y la cuestion del angulo, es que directamente nose por donde meterle mano, porque entiendo que aunque la fuerza sea muy grande el angulo hace que la fuerza que crece realmente es la del eje X y la por eso no se mueve ¿no? pero nose como expresarlo numericamente.
    Si alguien me puede ayudar estaria muy agradecido, que ya llevo varios dias con esto y no hay manera.
    Gracias por adelantado!!
    Un saludo!

  • #2
    Re: Dudas en problemas de dinámica

    Escrito por nacho_loco Ver mensaje
    1º) Tengo un bloque de masa M sobre una mesa horizontal, donde existe un rozamiento U, de dicho bloque tira una fuerza F con un ángulo '@'. Determinar la fuerza minima necesaria para poner en movimiento al bloque.
    -Bueno yo creo que la fuerza minima es la fuerza del rozamiento, porque con una fuerza inferior esta clarisimo que no se mueve, y con una superior es evidente de que si existe movimiento pero el limite estara en igualar a la de rozmiento ¿no?, eso es uno de los puntos de tengo duda, ya que al mirar la solucion me encuentro esta expresion: F= (Umg)/(cos@ + Usen@), nose si esto es lo mismo que he pensado yo pero escrito matematicamente...
    Aquí tienes que tener en cuenta que el ángulo con que se aplica la fuerza influye no sólo en la fuerza tangencial que va a provocar el movimiento, sino que también afecta a la Normal, provocando que (por decirlo así) el peso del cuerpo sea menor. Por tanto, tienes dos fuerzas a tener en cuenta.

    La tangencial
    La normal debida al peso
    ...

    Escrito por nacho_loco Ver mensaje
    2º) La segunda duda en la que estoy atascado es una cuestion que hay en un problema, que me dice asi: Un bloque sobre una pared vertical con rozamiento (U = 0,1) se le aplica una fuerza que forma un angulo de 30º con la vertical, la masa de dicho bloque es de 10 kg, ¿cual seria la fuerza de rozamiento si F=115N?, ¿entre que dos valores de F el cuerpo no se mueve? ¿y el ángulo minimo por el que el cuerpo no se moveria aunque la fuerza sea muy grande?
    De este problema lo que mas me desconcierta es la segunda pregunta, que entiendo que hay un intervalo en el cual la fuerza que actua sobre el bloque no consigue que este adquiera un movimiento, pues bien tras razonas y exponer la ecuaciones llego a esto: -Fr + Fy -P= ma=0, pero de ahi solo obtendo un resultado, es decir, un numero no un intervalo, esta es de mis grandes dudas y la otra de este problema es la primera cuestion, la cual opero en la siguiente expresion: Fr=UN=UFx=UFsen30º, al sustituir F y U queda:
    Fr=0,1·115·sen30º = 5,75N; sin embargo al mirar la solucion veo 0,41N, nose si esto esta relacionado con la pregunta del intervalo y por eso no me coincide el resultado o es un error, del libro de resultados o mio.
    Y la cuestion del angulo, es que directamente nose por donde meterle mano, porque entiendo que aunque la fuerza sea muy grande el angulo hace que la fuerza que crece realmente es la del eje X y la por eso no se mueve ¿no? pero nose como expresarlo numericamente.
    Si alguien me puede ayudar estaria muy agradecido, que ya llevo varios dias con esto y no hay manera.
    Gracias por adelantado!!
    Un saludo!
    Haz lo mismo que en la primera pregunta; encuentra las componentes normal y tangencial de la fuerza aplicada. Fíjate que ahora no es el suelo sino una pared vertical y el peso va en la fuerza tangencial, no en la normal.
    El intervalo se refiere a que, al estar en una pared, hay una fuerza mínima que hace que el rozamiento no pueda impedir que el bloque se deslice hacia abajo y una máxima en la que la componente tangencial de la fuerza vence el rozamiento y hace que el bloque se deslice hacia arriba.

    Lo de la fuerza muy grande se refiere a que si la fuerza es demasiado perpendicular a la pared, la componente tangencial es tan pequeña que no consigue hacer que el bloque suba por mucho que se aumente F.

    Espero haber resuelto al menos parte de tus dudas.
    Un saludo.

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    • #3
      Re: Dudas en problemas de dinámica

      Mas o menos algo mas claro me queda y te agradezco tu explicacion, pero aun me pongo a resolverlo y no llego a las expresiones correctas, y nose porqué ya que estoy teniendo en cuenta todo lo que dices, ademas en el ultimo problema lo del angulo lo he entendido ahora perfectamente, pero nose como averiguarlo.

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      • #4
        Re: Dudas en problemas de dinámica

        Más pistas

        En el primer problema la fuerza de rozamiento es el producto de la fuerza normal por el coeficiente de rozamiento . Como el bloque empieza a deslizar cuando la fuerza tangencial iguala a la de rozamiento, no tienes más que igualar y despejar F. Te dará la expresión de la primera pregunta.

        En el segundo y . Por tanto, .

        Cuando el bloque se desliza hacia abajo . De ahí puedes sacar la F mínima para que el bloque no deslice.

        Cuando el bloque desliza hacia arriba De ahí sacas el valor de F en que el bloque empieza a deslizar hacia arriba. Y con esta fórmula, también, deberías encontrar el valor de para el cuál la componente nunca será mayor que

        Piénsalo un rato

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        • #5
          Re: Dudas en problemas de dinámica

          Respecto a la ultima pregunta, la del ángulo, mi razonamiento habia sido que: Fx> [Fy -(mg+Fr)], pero ni asi ni de la forma que me pones me sale el resultado, que deberia ser 84,92º, nose donde estara el fallo, ahora seguire mirandolo detenidamente, por lo demas muchas gracias, lo he entendido a la perfeccion!

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          • #6
            Re: Dudas en problemas de dinámica

            Encontré el mismo enunciado por Internet y veo que hay cosas que están erróneas y otras que no hemos tenido en cuenta. Más o menos dice así.

            [FONT=Times New Roman][FONT=Times New Roman]Bloque apoyado sobre una pared vertical rugosa. Coeficientes [/FONT][/FONT][FONT=Times New Roman][FONT=Times New Roman]de rozamiento μ[/FONT][FONT=Times New Roman]E = 0,1 y μC [/FONT][FONT=Times New Roman]= 0,08. F[/FONT][FONT=Times New Roman]uerza [/FONT][FONT=Times New Roman]F [/FONT][FONT=Times New Roman]formando un ángulo de [/FONT][FONT=Times New Roman]30° con la vertical. La masa del bloque es de 10 kg. [/FONT][FONT=Times New Roman]¿Cuál sería la fuerza de rozamiento si a) [/FONT][FONT=Times New Roman]F [/FONT][FONT=Times New Roman]= 105 N? b) F [/FONT][FONT=Times New Roman]= 115 N? c) F [/FONT][FONT=Times New Roman]= 125 N? d) ¿Entre qué [/FONT][FONT=Times New Roman]dos valores de [/FONT][FONT=Times New Roman]F [/FONT][FONT=Times New Roman]el cuerpo no se mueve? e) ¿Cuál será el ángulo mínimo [/FONT][FONT=Times New Roman]para que el bloque [/FONT][/FONT][FONT=Times New Roman][FONT=Times New Roman]no pueda subir, aunque [/FONT][FONT=Times New Roman]F [/FONT][FONT=Times New Roman]sea muy grande? (g=10 m/s2)[/FONT][/FONT]
            [FONT=Times New Roman][FONT=Times New Roman]SOL[/FONT][FONT=Times New Roman]: a) 4,2 N; b) 0,41 N; c) 5 N; d) entre 109,2 N y 122,5 N; e) 84,29°[/FONT][/FONT]
            [FONT=Times New Roman]A tener en cuenta: si la Fmin es de 109,2 N y la Fmax es de 122,5 N (lo cual coincide con los cálculos) quiere decir que fuera de ese intervalo el bloque se está moviendo (hacia arriba o hacia abajo) por lo que fuera del intervalo se aplica el coeficiente cinético μC [FONT=Times New Roman]= 0,08. Lo cual coincide con la solución a) 4,2N= 0,08 x 105N x sen 30.[/FONT][/FONT]
            [FONT=Times New Roman]En la solución b) hay claramente un error, bien en el enunciado bien en la respuesta. Yo he probado con F=10,5N y da 0,42 N ya que se vuelve a aplicar el coeficiente cinético.[/FONT]
            [FONT=Times New Roman]La solución c) también es errónea. 5N sería el resultado de aplicar una fuerza de 100N. O sea 5N=.1 x 100 x sin 30. Esta vez se aplica el coeficiente estático.[/FONT]

            [FONT=Times New Roman]Por lo que respecta al ángulo mínimo, partimos de [/FONT]
            [FONT=Times New Roman] [/FONT]
            [FONT=Times New Roman]Dividiendo todo por queda [/FONT]
            [FONT=Times New Roman] de donde despejamos F[/FONT]



            Si el denominador se hace cero entonces F es infinito y eso sucede cuando

            o bien cuando en cuyo caso

            Saludos.

            Editando: Perdón. La respuesta c) está bien. Aplicando el coeficiente cinético 5N=.08 x 125N x sin 30.
            Última edición por Afisionado; 18/10/2009, 21:04:26. Motivo: La respuesta c estaba bien

            Comentario


            • #7
              Re: Dudas en problemas de dinámica

              Muchas gracias!! ya he conseguido resolver el problema, era en la ultima ecuacion donde no sabia que hacer para resolverla al tener seno y coseno, respecto a lo del apartado c) el resultado es de 6,25N ya que: Fr=0,1·125sen30 =6,25, ese es el resultado que tengo en la solucion del problema que no la dio el profesor, y en el apartado b) he considerado que como 115N pertenece al intervalo 109,2 , 122,5 he utilizado la siguiente expresion: Fr = mg - Fcos30 y de ahi me sale 0,40N, nose si esto ultimo esta bien, o simplemente es un error tal como tu apuntabas y hay que averiguar la fuerza de rozamiento con otra F

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