NO ME SALEN
EJERCICIOS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
 

¡no me salen!

 

dN2.4 - Se quiere empujar un baúl aplicándole una de las dos fuerzas que se indican en la figura. ¿Cuál de las dos eligiría para que la tarea sea más fácil? Si aplicamos la fuerza que apunta hacia arriba y tiene un módulo igual al peso del baúl ¿cuál es el mínimo valor que debe tener el coeficiente de rozamiento estático entre el baúl y el piso para evitar el deslizamiento?

 

Ya sé que sabés... todo el mundo lo sabe. Mirá esto, qué curioso: tal vez pienses que todos lo saben porque alguna vez quisieron mover una mesa o algo y rápidamente aprendieron que es más fácil moverla si tiran para adelante y arriba que si tiran para adelante y abajo. Bueno... parece que eso no se aprende, sino que es parte del módulo de operaciones dinámica Newtonianas, con que viene equipado nuestro cerebro de fábrica. No es joda.

La cuestión es que no sólo hay que saberlo... el ejercicio consiste en justificarlo. La respuesta no es difícil, y con sólo mirar los DCL de ambas situaciones te vas a dar cuenta del motivo.

 

diagrama de cuerpo libre - No me salen

Como ves, ya descompuse las fuerzas F1 y F2 en sus componentes x-y (horizontal y vertical).

Está claro que en ambas situaciones no habrá desplazamientos verticales, por lo tanto la aceleración vertical debe ser nula. Entonces la sumatoria de fuerzas verticales también debe ser nula (2da. Ley). Y además, la fuerza peso, P, es la misma en ambos casos.

La componente vertical de F1 y F2 también valen lo mismo, solo que una apunta hacia arriba y la otra hacia abajo. Luego... la única que puede variar su módulo es la fuerza que hace el piso (la normal).

 
Y tanto la fuerza de rozamiento estática máxima (que se opone a que tu movimiento arranque), como la fuerza de rozamiento dinámica (que se opone a que sigas avanzando) son proporcionales a la fuerza normal... entonces...  
  Elegiría F1  
 

También tenemos una lógica intuitiva: el rozamiento depende del "agarre" entre las superficies que deslizan; luego, si tirás hacia abajo el "agarre" crece, en cambio, si tirás hacia arriba los cuerpos tienden a "soltarse", o sea, disminuye el "agarre".

Bueno, si estás de acuerdo con lo que discutimos hasta acá, vamos a la segunda parte, directo a las ecuaciones de Newton para los dos ejes. La situación planteada es: comenzar a mover el baúl (se trata de la situación límite, aceleración nula, rozamiento estático máximo).

En el eje x       →           F1x — Roz = 0                   [1]

En el eje y       →         N + F1y — P = 0                   [2]

Rozamiento      →                   Roz = μe . N              [3]

Por trigonometría, y por datos del enunciado (F1 = P) , tené en cuenta que:

F1x = m . g . cos β

F1y = m . g . sen β

Metemos todo en la licuadora algebraica (la [1] y la [2] en la [3]):

m . g . cos β = μe . ( m . g — m . g . sen β )

cos β = μe . ( 1 — sen β )

 
  μe = cos β / ( 1 — sen β )  
 

!Epa!, ¡epa! no te vayas... todavía tenemos que discutir el resultado. ¿Tiene las unidades que debe tener, ese coeficiente de rozamiento?... Sí... se trata de una magnitud adimensional. ¿Tiene sentido físico esa expresión? probá con varios valores de β conocidos. Y fijate.

 
 
   
DESAFIO: ¿Cuánto vale la aceleración del baúl, después de que arranca?  
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