NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
Rozamiento
 

¡no me salen!

 
dN2.35* - Una cinta debe transportar envases de vidrio que deben detenerse periódicamente para permitir su llenado. La cinta arranca, se mueve con velocidad constante, frena y se mantiene detenida para permitir la operación.

El proceso se repite periódicamente como se muestra en el gráfico de velocidad vs. Tiempo de la figura. Para la cinta hay que elegir entre los materiales A, B y C, cuyos coeficientes de rozamiento estático son, respectivamente. μA= 0,15, μB= 0,18 y μC= 0,22. ¿Qué materiales se pueden utilizar?

    a) Sólo el A
    b) Sólo el C
    c) Ninguno de los tres materiales sirve para permitir la operación  
    d) Sólo el B
    e) Sólo sirven B y C 
    f) Cualquiera de los tres materiales sirve para permitir la operación



Ejercicio sencillísimo, ya vas a ver. Repasemos algunos conceptos. Cuando un cuerpo se mueve a velocidad constante (o cuando está detenido, que también es una velocidad constante igual a cero) no necesita una fuerza lateral que lo empuje. Eso, justamente, se llama principio de inercia y lo descubrió Galileo.

En cambio, necesita una fuerza lateral cuando se necesita acelerarlo. Y eso ocurre en nuestra cinta en los intervalos (0s;0,5s), (1s;1,5s), etcétera. O sea cuando hay cambio de velocidad, lo que se ve claramente porque el gráfico muestra segmentos oblicuos.

Esa fuerza es la de rozamiento entre la cinta y los envases.

Roz = m a

La aceleración podemos conocerla tomando la información del gráfico:

a = Δv / Δt

a = 1 m/s / 0,5 s

a = 2 m/s²

No tiene importancia si considerás una frenada o un arranque. la fuerza tendrá que ser la misma, solo que apuntando en sentidos contrarios.

La fuerza de rozamiento debe ser estática, ya que no queremos que los envases resbalen. Y la fuerza de rozamiento estática tiene su máximo cuando:

RozeM = μe N

Donde N es la fuerza del apoyo, que es igual al peso (los envases no se hunden en la cinta ni levantan vuelo.

RozeM = μe m . g

De modo que esta fuerza máxima debe ser mayor que la necesaria para funcionar sobre la cinta.

μe . m . g > m . a

μe . g > a

μe > a / g

μe > 2 m/s² / 10 m/s²

μe > 0,2

Analicemos nuestras opciones y respondamos. Las cintas de material A y B no cumplen con la condición necesaria. Sólo nos sirve la de material C.

   
  Sólo el C opción b)
   
Entendiendo de qué se trataba el ejercicio, ya había varias opciones que podían descartarse de plano. ¿Te animás a hacer ese análisis?    
   
*Este ejercicio formó parte del final de Física tomado el 7 de diciembre de 2018. Para ver el examen completo haga click ACÁ.
   
DESAFIO: ¿Por qué no se distingue entre los envases vacíos y llenos?  
Algunos derechos reservados, otros no. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización dic-18. Buenos Aires, Argentina.