PRE-INFORME DINAMICA II

Vista previa del material en texto

Pre-informe: Dinámica II 
 
 
 
 
Ferreira Ruíz David Alejandro 
González Rodríguez Samuel David 
Salgado Abella Angelica María 
Socha Sánchez Juan Sebastián 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidad Militar Nueva Granada 
 
Ing. 
Manuel Darío Vinchira Morato 
Facultad De Ingeniería/ Ing. Civil 
 
 
 
Sede Calle 100 
2022-1 
OBJETIVO GENERAL 
 
• Analizar e interpretar mediante análisis dinámico las diferentes opciones de 
movimiento para un sistema de dos bloques conectados mediante una 
cuerda ligera, según figura. 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Hallar el rango de valores de m en términos de M, para las diferentes 
opciones de movimiento del sistema. 
• Interpretar y describir desde el punto de vista físico el movimiento del 
sistema como modelo idealizado (no fricción en ninguna parte del sistema). 
• Interpretar y describir desde el punto de vista físico el movimiento del 
sistema teniendo en cuenta fuerzas de fricción entre el bloque de masa M y 
la superficie. 
• Hallar la máxima fuerza de rozamiento estático e interpretar, por qué esta 
se define mediante una desigualdad (fs ≤ µsN). 
• Determinar y verificar que la fuerza de rozamiento cinética es menor que la 
máxima fuerza de rozamiento estático. 
 
MARCO TEÓRICO: 
 
Fuerzas de rozamiento estático y cinético: Existen dos tipos de rozamiento o 
fricción, la fricción estática (Fe ) y la fricción dinámica (Fd ). El primero es la 
resistencia que se debe superar para poner en movimiento un cuerpo con 
respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo, es la resistencia, de 
magnitud considerada constante, que se opone al movimiento pero una vez que 
este ya comenzó. En resumen, lo que diferencia a un roce con el otro, es que el 
estático actúa cuando los cuerpos están en reposo relativo en tanto que el 
dinámico lo hace cuando ya están en movimiento. 
 
Imagen 1: recuperada de 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/FriccionDiagramaFuerzas.png 
Coeficiente de rozamiento: El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción 
vincula la oposición al deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/FriccionDiagramaFuerzas.png
contacto según la intensidad del apoyo mutuo que experimentan. Es un coeficiente 
adimensional. Usualmente se representa con la letra griega μ (mi). El valor del 
coeficiente de rozamiento es característico de cada par de materiales en contacto; 
no es una propiedad intrínseca de un material. Depende además de muchos 
factores como la temperatura, el acabado de las superficies, la velocidad relativa 
entre las superficies, etc. La naturaleza de este tipo de fuerza está ligada a las 
interacciones de las partículas microscópicas de las dos superficies implicadas. 
Leyes de newton: Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del 
movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican una 
gran parte de los problemas planteados en mecánica clásica, en particular 
aquellos relativos al movimiento de los cuerpos, que revolucionaron los conceptos 
básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo. En concreto, la 
relevancia de estas leyes radica en dos aspectos: por un lado constituyen, junto 
con la transformación de Galileo, la base de la mecánica clásica, y por otro, al 
combinar estas leyes con la ley de la gravitación universal, se pueden deducir y 
explicar las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario. Así, las leyes de 
Newton permiten explicar, por ejemplo, tanto el movimiento de los astros como los 
movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano y toda la 
mecánica de funcionamiento de las máquinas. 
 
Imagen 2, recuperado de: 
 https://www.abc.com.py/edicion-impresa/suplementos/escolar/leyes-de-newton-
1691599.ht ml 
Diagramas de fuerzas: es una representación gráfica utilizada a menudo por 
físicos e ingenieros para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre. En 
español, se utiliza muy a menudo la expresión diagrama de fuerzas como 
equivalente a diagrama de cuerpo libre, aunque lo correcto sería hablar de 
diagrama de fuerzas sobre un cuerpo libre o diagrama de fuerzas de sistema 
aislado. Estos diagramas son una herramienta para descubrir las fuerzas 
desconocidas que aparecen en las ecuaciones del movimiento del cuerpo. El 
diagrama facilita la identificación de las fuerzas y momentos que deben tenerse en 
cuenta para la resolución del problema. También se emplean para el análisis de 
las fuerzas internas que actúan en estructuras. 
 
Imagen 3, recuperado de 
https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_cuerpo_libre#/media/Archivo:Fre
e_Body_Diagra m.png 
El sistema consta de dos masas M y m que se conectan por una cuerda ligera, 
flexible e inextensible que pasa por una polea fija conforme se muestra en la figura. 
Existe fricción entre M y la superficie (μs es el coeficiente de rozamiento estático y 
μk es el coeficiente de rozamiento cinético). 
Los estudiantes, previo al desarrollo de la práctica y mediante la realización de 
diagramas de fuerzas y aplicando leyes de newton, deben desarrollar teóricamente 
las siguientes situaciones según grafica 2. Expresar las repuestas en términos de 
M, µk, µs y g. 
a) Si no existiera fricción en ninguna parte del sistema, ¿el sistema se mueve o 
se mantiene en reposo? ¿Cuál sería el mínimo valor de m o los valores de m 
que permiten que M se deslice sobre la superficie horizontal? 
R: el sistema se mueve y a su vez presenta una velocidad y aceleración, 
cuando el cuerpo va a empezar a deslizarse adquiere su valor máximo µs N. 
cuando se está deslizando que tiene un valor constante µk N donde µ es la 
fuerza que ejerce el plano sobre el bloque. 
b) Considerando solamente fricción entre M y la superficie y mediante análisis 
de fuerzas muestre que el valor de m para que M no se deslice sobre la 
superficie horizontal es: m ≤ µsM Con mmax.= µsM (1) 
R: Teniendo en cuenta que el valor de m en menor al coeficiente de 
rozamiento estático de la masa M y con un valor máximo del coeficiente 
cinético que depende del valor m no es posible que M se mueva. 
c) Considerando solamente fricción entre M y la superficie y mediante análisis 
de fuerzas muestre que el valor de m que garantice que el sistema se mueva 
con rapidez constante es: m = µkM (2) 
R: ya que el coeficiente cinético describe la resistencia al movimiento en 
general en un plano inclinado o en donde no hay fuerza normal. la ecuación 
que describe la masa para este caso es la planteada en la guía, la 
aceleración es cero. 
d) Considerando solamente fricción entre M y la superficie y mediante análisis 
de fuerzas muestre que si el sistema tiene aceleración, esta, se puede 
expresar como: 
R: -µs M.g+T=M.a 
T= m.g=m.a 
- µkMg+mg= g (m+M) 
a= [g(- m+M)] / M+m 
BIBLIOGRAFIA: 
• https://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_rozamiento 
• https://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3n 
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/FriccionDiagramaFuerz
as.png 
• https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton 
• https://www.abc.com.py/edicion-impresa/suplementos/escolar/leyes-de-
newton-1691 599.html 
AVANCES DE LABORATORIO: 
 
 
https://www.abc.com.py/edicion-impresa/suplementos/escolar/leyes-de-newton-1691%20599.html
https://www.abc.com.py/edicion-impresa/suplementos/escolar/leyes-de-newton-1691%20599.html