Tema 11 - Rozamiento

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31UNI SEMESTRAL 2013 - III FÍSICA TEMA 11
ROZAMIENTO
FÍSICA
I. ROZAMIENTO
La resistencia que se opone al resbalamiento, o a su
tendencia a resbalar, de un cuerpo sobre otro es una
fuerza tangente a la superficie de contacto, que recibe
el nombre de rozamiento. Las superficies en realidad
no son lisas por lo que la reacción de un cuerpo sobre
otro no es normal a dicha superficie de contacto.
Si se descompone la reacción (F) en dos componen-
tes, una perpendicular (N) y otra tangente a la super-
ficie de contacto, la componente tangencial (f) a di-
cha superficie se denomina fuerza de fricción o roza-
miento. En consecuencia, los diagramas del cuerpo li-
bre para problemas donde interviene el rozamiento son
los mismos que para aquellos en que intervienen su-
perficies lisas, salvo que ha de incluirse una fuerza de
rozamiento tangente a la superficie de contacto.
2 2
F f N
f N
F f N
 

 
  
 
 
Se suele hablar de dos tipos de rozamiento:
• Rozamiento estático (fs): Cuando no hay movi-
miento relativo entre los cuerpos en contacto; es
decir, cuando ninguno se mueve, o ambos se des-
plazan como si fueran uno solo, oponiéndose a cual-
quier intento de movimiento relativo.
En este caso la fuerza de rozamiento desarrollada es
exactamente suficiente para mantener el reposo relati-
vo con las demás fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
Esto implica que la fuerza de rozamiento estático es
una fuerza regulable o variable alcanzando un valor
máximo o límite, el cual depende de la normal y de la
aspereza de la superficies en contacto. Por lo tanto
la fuerza de rozamiento estático cumple con:
 
límites s
0 f f
• Rozamiento cinético (fk): Se genera cuando
los cuerpos en contacto se encuentran en
movimiento relativo. La fuerza de rozamiento
es constante y prácticamente independiente
del valor de la velocidad o aceleración relativa.
A. Coeficiente de rozamiento
Constante experimental que permite comparar las
propiedades de rozamiento de pares distintos o
iguales de materiales en diferentes condiciones de
sus superficies en contacto, y con objeto de cal-
cular la fuerza de rozamiento máxima correspon-
diente a una fuerza normal cualquiera.
El coef ic iente de rozamiento estático de 2
superficies cualesquiera se define como la razón
del rozamiento máximo o límite a la fuerza normal
correspondiente:
  límite
s
s
RozamientoLímite (f )
Fuerzanormal(N)
Donde el rozamiento límite es el rozamiento que
existe cuando las superficies están a punto de em-
pezar a moverse la una con respecto a la otra (esta-
do de movimiento inminente).
En general, cuando las superficies en contacto se
mueven una respecto a la otra, el rozamiento dismi-
nuye. En este caso, la razón de la fuerza de rozamien-
to a la fuerza normal se define como coeficiente de
rozamiento cinético.
  kk
Rozamiento Cinético (f )
Fuerzanormal(N)
El valor del coeficiente de rozamiento tiene que
determinarse experimentalmente, y es una constante para
dos materiales cualesquiera determinados, cuando las
superficies de contacto están en una condición fijada. No
obstante, varía mucho para diferentes condiciones de las
superficies y con la naturaleza de los cuerpos en contacto.
DESARROLLO DEL TEMA
32UNI SEMESTRAL 2013 - III FÍSICA
ROZAMIENTO
TEMA 11
Exigimos más!
B. Leyes de rozamiento
Los resultados de un gran número de experiencias
sobre el rozamiento en superficies secas, publicadas
por C.A. de Coulomb en 1781, proporcionaron las
primeras informaciones sobre las leyes del rozamiento,
obteniéndose las siguientes leyes:
1. La fuerza máxima de rozamiento que puede
producirse es proporcional a la fuerza normal
entre las superficies en contacto.
2. Esta fuerza máxima es independiente del
tamaño de la superficie de contacto.
3. La fuerza límite de rozamiento estático es ma-
yor que la fuerza de rozamiento cinético,
siempre que actúe la misma fuerza normal.
4. El coeficiente de rozamiento cinético es menor
que el coeficiente de rozamiento estático.
5. La fuerza de rozamiento cinético es independiente
de la velocidad relativa de los cuerpos en contacto.
Problema 1
Si F1 = 100 N y F2 = 40 N, y además mA = 7 kg
y mB = 3 kg y no existe rozamiento, halla la
reacción entre los bloques A y B.
(g = 10 m/s2).
F1 F2
A B
UNI
Nivel fácil
A) 78 N B) 12 N C) 58 N
D) 48 N E) 56 N
Resolución:
Al igual que en el caso anterior, un
análisis de las fuerzas nos permite
afirmar que el sistema acelera hacia la
derecha. Hagamos el D. C. L.:
100
NA
NB
40
70 30
a
R R
1) Para (A) 100 – R = 7a..........(1)
2) Para (B) R – 40 = 3a ..........(2)
De (1) y (2) 60 = 10a
 6m/s2 = a
  R – 40 = 3(6)
 R = 58N
Respuesta: C) 58 N
Problema 2
Un bloque pequeño de 500 g gira en
un plano horizontal , tal como se
muestra. Si la cuerda mide 20 cm y la
velocidad angular es 6 rad/s, halla la
tensión en la cuerda.
W
UNI
Nivel fácil
A) 7,8 N B) 2,6 N C) 5,8 N
D) 3,6 N E) 4,6 N
Resolución:
Hagamos un D. C. L.
T
N
mg
1) En dirección vertical:
Fy 0 , N m.g.
2) En dirección horizontal: RF m.a.
2
CT m.a m cos R 
   2 1T 0,5 6
5
   
 
T 3,6N
Respuesta: D) 3,6 N
Problema 3
Una piedra de 2 kg gira en un plano
vertical mediante una cuerda de 1 m
de longitud. Si la velocidad en la
posición mostrada es 10 m/s, halla la
tensión de la cuerda en dicha posición.
(g = 10 m/s2).
UNI
Nivel fácil
A) 148 N B) 220 N C) 108 N
D) 260 N E) 36 N
Resolución:
Hacemos un D. C. L.:
T
V
mg
 R CF m.a
 
2vT m.g. m
R
 
  
 210T – 2 10 2
1

 T 220N
Respuesta: B) 220 N
problemas resueltos