NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
Rozamiento
 

¡no me salen!

 
d2.37 - En los tres esquemas a continuación, las masas de los cuerpos y la fuerza externa F son datos del problema. Hay rozamiento entre los bloques A y B (figuras i e ii) y entre el bloque B y la pared (iii).
    a) Dibujar el diagrama de cuerpo libre para cada cuerpo.
    b) Explicitar los pares acción-reacción para cada una de las fuerzas actuantes.
    c) Calcular la fuerza normal que ejerce sobre cada cuerpo la superficie sobre la cual está apoyado.
    d) El coeficiente de rozamiento estático entre los bloques A y B (i e ii), y entre el bloque y la pared (iii) es 0,2 y en ambos casos el rozamiento dinámico es 0,1. Si mA = 2 kg y mB = 5 kg y el módulo de F es tal que no produce deslizamiento entre bloques (o entre el bloque y la pared), calcular la fuerza de rozamiento en cada caso.
    e) Para el caso i) ¿cuál es valor de la fuerza F máxima que puede aplicarse al bloque B para arrastrar a los dos cuerpos sin que deslice un bloque sobre el otro y cuál es la aceleración del sistema cuando se aplica dicha fuerza?
    f) Ídem e) para el caso ii), si ahora es el bloque A el que arrastra al sistema.
    g) Para el último caso, iii), ¿cuál es la fuerza mínima que hay que aplicar al bloque que se halla contra la pared para evitar que deslice?
    h) Suponer que los cuerpos (A y B) deslizan entre sí (o que el cuerpo B desliza sobre la pared), ¿cuál es la aceleración de cada uno de los cuerpos en cada caso? Expresar el resultado en función de |F|.

En los casos i) e ii) suponer que |F| es mayor que el hallado en e) y f). En el caso iii) suponer que |F| es menor que el hallado en g).

Uh, esto es más largo que discurso de Fidel. Van los diagramas de cuerpo libre. Es la parte más importante de cualquier ejercicio de dinámica. Mirá bien el nombre que le puse a cada fuerza y su sentido.

a) Dibujar el diagrama de cuerpo libre para cada cuerpo.

   

 

b) Explicitar los pares acción-reacción para cada una de las fuerzas actuantes. Si nombrás a las fuerzas correctamente, su nombre ya está indicando de qué interacción se trata. En nuestro caso p significa piso o pared.

c) Calcular la fuerza normal que ejerce sobre cada cuerpo la superficie sobre la cual está apoyado.

En los caso i) e ii) las fuerzas de contacto son iguales:

FBA = FAB = PA

FpB = FAB + PB = PA + PB

En el caso iii)

FpB = F

d) El coeficientes de rozamiento estático entre los bloques A y B (i e ii), y entre el bloque y la pared (iii) es 0,2 y en ambos casos el rozamiento dinámico es 0,1. Si mA = 2 kg y mB = 5 kg y el módulo de F es tal que no produce deslizamiento entre bloques (o entre el bloque y la pared), calcular la fuerza de rozamiento en cada caso.

Si F no llega a producir deslizamiento, entonces los dos cuerpos tienen que tener la misma aceleración:

Caso i) La fuerza de rozamiento debe ser menor que el rozamiento estático máximo.

RozBAmáx = μe FAB = 0,2 PA = 0,2 20 N = 4 N

Una fuerza menor que ésta producirá una aceleración en el conjunto (igual para los dos cuerpos). No podemos saber cuánto vale esa fuerza (ya que puede tomar cualquier valor que no supere los 4 N... pero podemos saber qué relación guarda con el rozamiento).

   

RozBA = mA . a

F − RozBA = mB . a

Combinando ambas ecuaciones nos da:

Roz = F 2/7

Caso ii)

F − RozBA = mA . a

RozBA = mB . a

Combinando ambas ecuaciones nos da:

Roz = F 5/7

   

Caso iii) La fuerza de rozamiento debe ser igual al peso.

Roz = PB = 50 N

e) Para el caso i) ¿cuál es valor de la fuerza F máxima que puede aplicarse al bloque B para arrastrar a los dos cuerpos sin que deslice un bloque sobre el otro y cuál es la aceleración del sistema cuando se aplica dicha fuerza? Es ese caso F debe ser inferior a la estática máxima:

RozBAmáx = μe FAB = 0,2 PA = 0,2 20 N = 4 N = mA . a

F − RozBAmáx = mB . a

Combinando ambas ecuaciones: F = 14 N    y    a = 2 m/s²

f) Ídem e) para el caso ii), si ahora es el bloque A el que arrastra al sistema. Lo mismo digo.

F − RozBAmáx = F 4 N = mA . a

RozBAmáx = mB . a

Combinando ambas ecuaciones: F = 5,6 N    y    a = 0,8 m/s²

g) Para el último caso, iii), ¿cuál es la fuerza mínima que hay que aplicar al bloque que se halla contra la pared para evitar que deslice? Ya lo dije, el valor límite para F se halla en:

50 N  = Roz = RozBAmáx = 0,2 F

de donde

F = 50 N  / 0,2 = 250 N

h) Suponer que los cuerpos (A y B) deslizan entre sí (o que el cuerpo B desliza sobre la pared), ¿cuál es la aceleración de cada uno de los cuerpos en cada caso? Expresar el resultado en función de |F|.
En los casos i) e ii) suponer que |F| es mayor que el hallado en e) y f). En el caso iii) suponer que |F| es menor que el hallado en g).

   
Bueno, che... algo te tengo que dejar a vos.    
     
DESAFIO: ¿Podría sostenerse el bloque contra la pared si no hubiese rozamiento?  
Algunos derechos reservados, otros no. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización mar-16. Buenos Aires, Argentina.