Curso de Física ejercicio 09

Vista previa del material en texto

Física básica Curso de regularización 2015 
Curso de Física ejercicio 09 
 
Enunciado: 
 
Un bloque de 10 kg está apoyado sobre una superficie horizontal con fricción. El coeficiente de fricción 
estático entre el bloque y la superficie es de 0.5. Una fuerza de 20 N se aplica en dirección horizontal al 
bloque. ¿Cuál es la fuerza de fricción que actúa sobre el bloque? 
 
Procedimiento: 
 
Para resolver este ejercicio, debemos realizar un análisis de fuerzas del bloque. En este caso, hay tres 
fuerzas que actúan sobre el bloque: el peso del bloque, la fuerza aplicada y la fuerza de fricción. 
 
El peso del bloque es una fuerza vertical que apunta hacia abajo. La fuerza aplicada es una fuerza 
horizontal que apunta hacia la derecha. La fuerza de fricción es una fuerza horizontal que apunta hacia la 
izquierda. 
 
Diagrama de cuerpo libre: 
 
[Imagen de un diagrama de cuerpo libre del bloque] 
Ecuaciones de movimiento: 
 
Aplicando las leyes de Newton, podemos escribir las siguientes ecuaciones de movimiento: 
 
Ecuación de la fuerza: 
∑F = ma 
Ecuación del peso: 
mg = F_p 
Ecuación de la fricción: 
µ_sN = F_f 
donde: 
 
Física básica Curso de regularización 2015 
∑F es la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo 
m es la masa del cuerpo 
a es la aceleración del cuerpo 
F_p es el peso del cuerpo 
µ_s es el coeficiente de fricción estática 
N es la fuerza normal 
F_f es la fuerza de fricción 
Resolución: 
 
El bloque está en equilibrio estático, por lo que la suma de las fuerzas que actúan sobre él es igual a cero. 
Por lo tanto, podemos escribir la siguiente ecuación: 
 
F_p + F_a - F_f = 0 
Sustituyendo los valores de la masa, la fuerza aplicada y el coeficiente de fricción estática, podemos 
encontrar la fuerza de fricción: 
 
10 kg * 9.81 m/s^2 + 20 N - 0.5 * 10 kg * 9.81 m/s^2 = 0 
F_f = 14.7 N 
Respuesta: 
 
La fuerza de fricción que actúa sobre el bloque es de 14.7 N. 
 
Explicación: 
 
Para resolver este ejercicio, simplemente sustituimos los valores de la masa, la fuerza aplicada, el 
coeficiente de fricción estática y la aceleración de la gravedad en las ecuaciones de movimiento. 
 
Este ejercicio ilustra cómo realizar un análisis de fuerzas y utilizar las leyes de Newton para resolver 
problemas de movimiento en sistemas en equilibrio estático. 
 
Observaciones: 
Física básica Curso de regularización 2015 
 
La fuerza de fricción es igual a la fuerza necesaria para evitar que el bloque se mueva.