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ANALISIS DE FUERZA DE ROZAMIENTO Y FRICCION

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Ana Maria Trujillo Rivero

on 28 May 2016

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ANALISIS DE FUERZA DE ROZAMIENTO (FUERZA DE ROZAMIENTO)
Es aquella fuerza que aparece entre dos cuerpos cuando uno trata de moverse con respecto al otro.Es una fuerza que siempre se opone al movimiento.
Esta fuerza se debe a las asperezas que aparecen entre las superficies de contacto y se oponen al movimiento del cuerpo, se manifiesta en la superficie de contacto entre dos cuerpos siempre que uno de ellos se deslice o tienda a deslizarse respecto al otro.
TIPOS DE FUERZA ROZAMIENTO
1.- FUERZA DE ROZAMIENTO ESTÁTICO
(fs)
Es aquella fuerza que aparece cuando un cuerpo que esta en reposo en una superficie áspera trata de moverse, debido a la acción de alguna fuerza externa. Esta fuerza de rozamiento se grafica opuesta al posible movimiento del cuerpo.

Si sólo hay tendencia al deslizamiento entre las superficies, la
fuerza de fricció
n
se llama
estática
y su magnitud varía desde cero hasta un valor máximo que depende de la magnitud de la fuerza de reacción normal
El valor de la fuerza de rozamiento estático varia desde cero hasta un máximo que ocurre cuando el
cuerpo está a punto de iniciar su movimiento
, denominado también movimiento inminente.
La fuerza de fricción estática, alcanza su máximo valor cuando el cuerpo está a punto de deslizarse respecto a otro.
1.1.- FUERZA DE ROZAMIENTO ESTÁTICO MAXIMO
(fs max)
PROPIEDADES DE (fs max)

El máximo valor de esta fuerza es
directamente proporcional
a la fuerza normal del piso (si una aumenta, la otra también aumenta, o viceversa)

La
constante de proporcionalidad
entre la fuerza de rozamiento máximo y la fuerza normal se denomina
coeficiente de rozamiento estático (μs
); que es un número que no tiene unidades fisicas y que depende de las superficies en contacto. Su valor no depende del área de contacto o apoyo del cuerpo sobre la superficie.
Es aquella fuerza que aparece cuando un cuerpo se desplaza sobre una superficie áspera. Su dirección es siempre contraria al desplazamiento del cuerpo.
Es una fuerza de magnitud constante que se opone al deslizamiento una vez que éste ya comenzó.
2.- FUERZA DE ROZAMIENTO CINÉTICO
(fk)
DIFERENCIA ENTRE LOS DOS TIPOS DE FUERZA DE FRICCIÓN
:
La
fuerza de fricción estático
actúa cuando el cuerpo
está en reposo
, y la
fuerza de fricción cinético
cuando
está deslizándose.
PROPIEDADES DE
(fk)

Su valor es directamente proporcional a la fuerza normal de la superficie.
Su valor es independiente del valor de la velocidad del cuerpo.
Es una magnitud adimensional (no tiene unidades) que expresa la proporcionalidad existente entre la fuerza de rozamiento o fricción
(
f
)
y la fuerza normal (
N
), que ejerce un cuerpo que reposo o se mueve sobre otro.

El valor del coeficiente depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto y generalmente el
valor del coeficiente de fricción estática es
mayor
que el valor del coeficiente de fricción cinética.
Coeficiente de rozamiento o fricción ( µ ):
En cualquier otro instante la fuerza de fricción estática es:
Ejemplo 1:
Cuando un automóvil se mueve en la carretera aparece la fuerza de fricción entre
las llantas y el pavimento, así como entre el aire y el automóvil.
En la imagen observamos a un automóvil en movimiento, en donde si no existiera la fuerza de rozamiento, las ruedas de este resbalarían incesantemente de tal forma que este no se movería nunca de su lugar original.
EJERCICIO
La barra de masa "
m
" esta a puntode moverse. Calcular
µs
(coeficiente de rozamiento estatico)
ROZAMIENTO EN UN PLANO INCLINADO
Rozamiento Estatico :
Si sobre una línea horizontal r, se tiene un plano inclinado un ángulo , y sobre este plano inclinado se coloca un cuerpo con rozamiento, se tendrán tres fuerzas que intervienen:
P: el peso del cuerpo vertical hacia abajo.
N: la fuerza normal que hace el plano sobre el cuerpo, perpendicular al plano inclinado.
Fr: la fuerza de rozamiento entre el plano y el cuerpo, paralela al plano inclinado y que se opone a su deslizamiento.

Si el cuerpo está en equilibrio, no se desliza, la suma vectorial de estas tres fuerzas es cero:
P+N+Fr =0
Como hay equilibrio en sentido perpendicular al plano inclinado:

N=mgcosθ

Aplicando la segunda ley de Newton al movimiento a lo largo del plano

ma= mgsenθ,
a= gsenθ,





El coeficiente de rozamiento estático es igual a la tangente del ángulo del plano inclinado, en el que el cuerpo se mantiene en equilibrio sin deslizar, ello permite calcular los distintos coeficientes de rozamiento.

ROZAMIENTO DINAMICO
En el caso de rozamiento dinámico en un plano inclinado, se tiene un cuerpo que se desliza, y siendo que está en movimiento, el coeficiente que interviene es el dinámico Md , así como una fuerza de inercia Fi, que se opone al movimiento, el equilibrio de fuerzas se da cuando:


P+Fr+N+Fi = 0
descomponiendo los vectores en sus componentes normales y tangenciales se tiene:
Pn= N
Pt - Fr = Fi
teniendo en cuenta que:
Fr = Md*N
P = mg
Fi = ma
y como en el caso de equilibrio estático, se tiene:
Pn = P cos(angulo)
Pt = P sin (angulo)


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