Problemas en la fórmula de fricción

La fricción es una fuerza que está presente en casi todas partes en la vida diaria. Esta fuerza nos permite caminar, sujetar objetos, etc. En definitiva, es fundamental para casi todas las acciones físicas en la vida real. Cuando se lanza una pelota al suelo con cierta velocidad, sigue moviéndose durante un tiempo y luego se detiene. En un escenario ideal, la pelota debe seguir moviéndose ya que no hay una fuerza externa que actúe sobre la pelota. Pero se detiene, lo que significa que hay una fuerza presente que resiste el movimiento. Esta fuerza se llama fricción. La fuerza de fricción por naturaleza se opone a todo tipo de movimiento entre objetos.

Fricción

Las fuerzas de fricción se oponen al movimiento. Si bien generalmente genera calor y desgasta objetos, a menudo es útil. Proporciona la tracción necesaria para caminar y correr sin resbalar. En los automóviles, es menos deseable ya que representa el 20% de la pérdida de energía. La fricción depende de la fuerza normal que actúa sobre la superficie. Las fuerzas de fricción se pueden dividir en dos partes:

Fricción estática: Este es un tipo de fricción que evita que los objetos se deslicen sobre una superficie. La dirección evita que los objetos se deslicen unos contra otros y es paralela a la superficie.
Fricción cinética: este tipo de fricción actúa cuando un objeto se desliza sobre la superficie. La dirección es la misma que la fricción estática.

Leyes de fricción:

La fricción del objeto en movimiento es proporcional y perpendicular a la fuerza normal aplicada sobre él.

La fricción experimentada por el objeto depende de la naturaleza de la superficie con la que está en contacto.

La fricción es independiente del área de contacto siempre que haya un área de contacto.

La fricción cinética es independiente de la velocidad.

El coeficiente de fricción estática es mayor que el coeficiente de fricción cinética.

Ecuaciones de Fricción

Cuando se aplica una fuerza al objeto, digamos que F _N es la fuerza que actúa normalmente sobre la superficie. El valor del rozamiento estático viene dado por F _s y es el valor del coeficiente de rozamiento estático. Entonces la ecuación que gobierna la fuerza de fricción estática está dada por, $\mu_s$

$F_s \leq \mu_sF_N$

En el caso de que el objeto se mueva, la fuerza cinética de la fricción estará dada por,

$F_k = \mu_kF_N$

El coeficiente de fricción está dado por,

$\frac{F}{N} = \mu$

Aquí, F es la fuerza de fricción y N es el valor de la fuerza normal.

Veamos algunos problemas relacionados con estos conceptos.

Problemas de muestra

Pregunta 1: Se ejerce una fuerza de 60N sobre la caja mantenida en el suelo con un coeficiente de fricción estática de 0,4. Encuentre la fuerza de fricción.

Responder:

La fuerza de fricción estática está dada por,

$F_s = \mu_sF_N$

Aquí, $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y N es la fuerza normal.

$\mu_s = 0.4$ y N = 60N

Reemplazando los valores en la ecuación,

$F_s = \mu_sF_N \\ = F_s = (0.4)(60) \\ = F_s = 24 \text{ N}$

Pregunta 2: Se ejerce una fuerza de 100N sobre la caja mantenida en el suelo con un coeficiente de fricción estática de 0,2. Encuentre la fuerza de fricción

Responder:

La fuerza de fricción estática está dada por,

$F_s = \mu_sF_N$

Aquí, $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y N es la fuerza normal.

$\mu_s = 0.2$ y N = 100N

Reemplazando los valores en la ecuación,

$F_s = \mu_sF_N \\ = F_s = (0.2)(100) \\ = F_s = 20 \text{ N}$

Pregunta 3: Se ejerce una fuerza de 100 N en un ángulo de 30° sobre la caja mantenida en el suelo con un coeficiente de fricción estática de 0,2. Encuentre la fuerza de fricción

Responder:

La fuerza de fricción estática está dada por,

$F_s = \mu_sF_N$

Aquí, $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y N es la fuerza normal.

$\mu_s$ = 0,2, $\theta$ = 30° y F = 100N

N = Fsen( $\theta$ )

⇒N = (100)sen(30°)

⇒N = 50

Reemplazando los valores en la ecuación,

$F_s = \mu_sF_N \\ = F_s = (0.2)(50) \\ = F_s = 10 \text{ N}$

Pregunta 4: Se ejerce una fuerza de 200N en un ángulo de 30° sobre la caja mantenida en el suelo con un coeficiente de fricción estática de 0,2. Encuentre la fuerza de fricción

Responder:

La fuerza de fricción estática está dada por,

$F_s = \mu_sF_N$

Aquí, $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y N es la fuerza normal.

$\mu_s$ = 0,2, $\theta$ = 30° y F = 200N

N = Fsen( $\theta$ )

⇒N = (200)sen(30°)

⇒N = 100

Reemplazando los valores en la ecuación,

$F_s = \mu_sF_N \\ = F_s = (0.2)(100) \\ = F_s = 20 \text{ N}$

Pregunta 5: Se ejerce una fuerza de 60N horizontalmente sobre la caja de 40Kg mantenida en el suelo con un coeficiente de fricción estática de 0,2. Encuentre la fuerza de fricción.

Responder:

La fuerza de fricción estática está dada por,

$F_s = \mu_sF_N$

Aquí, $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y N es la fuerza normal.

$\mu_s = 0.2$ y N = mg

N = miligramos

⇒N = (40)(10)

⇒N = 400N

La fricción estática será,

$F_s = \mu_sF_N \\ F_s = (0.2)(400) \\ F_s = 80 \text{ N}$

Ahora, la fuerza aplicada es de 60N y la fricción estática máxima es de 80N. Dado que la fuerza aplicada es menor que el valor de la fricción estática, la caja no se moverá y la fuerza de fricción será igual a la fuerza aplicada.

Pregunta 6: Se ejerce una fuerza de 50N horizontalmente sobre la caja de 50Kg mantenida en el suelo con un coeficiente de fricción estática de 0,3. Encuentre la fuerza de fricción.

Responder:

La fuerza de fricción estática está dada por,

$F_s = \mu_sF_N$

Aquí, $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y N es la fuerza normal.

$\mu_s = 0.3$ y N = mg

N = miligramos

⇒N = (50)(10)

⇒N = 500N

La fricción estática será,

$F_s = \mu_sF_N \\ F_s = (0.3)(500) \\ F_s = 150 \text{ N}$

Ahora, la fuerza aplicada es 100N y la fricción estática máxima es 150N. Dado que la fuerza aplicada es menor que el valor de la fricción estática, la caja no se moverá y la fuerza de fricción será igual a la fuerza aplicada.

Pregunta 7: Se ejerce una fuerza horizontal de 40N sobre una caja de 2Kg mantenida en el suelo con un coeficiente de fricción estática de 0,4 y un coeficiente de fricción cinética de 0,2. Encuentre la fuerza de fricción.

Responder:

La fuerza de fricción estática está dada por,

$F_s = \mu_sF_N$

Aquí, $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y N es la fuerza normal.

$\mu_s = 0.4$ y N = mg

N = miligramos

⇒N = (2)(10)

⇒N = 20N

Reemplazando los valores en la ecuación,

$F_s = \mu_sF_N \\ = F_s = (0.4)(20) \\ = F_s = 8 \text{ N}$

Ahora, dado que la fricción estática máxima es menor que la fuerza aplicada. La caja comenzará a moverse y luego la fricción cinética actuará sobre el cuerpo.

$F_k = \mu_kF_N\\ = F_k = (0.2)(mg) \\ = F_k = (0.2)(2 \times 10) \\ = F_k = 4 \text{ N}$

Pregunta 8: Se ejerce una fuerza horizontal de 50N sobre una caja de 3Kg mantenida en el suelo con un coeficiente de fricción estática de 0,4 y un coeficiente de fricción cinética de 0,2. Encuentre la fuerza de fricción.

Responder:

La fuerza de fricción estática está dada por,

$F_s = \mu_sF_N$

Aquí, $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y N es la fuerza normal.

$\mu_s = 0.4$ y N = mg

N = miligramos

⇒N = (3)(10)

⇒N = 30N

Reemplazando los valores en la ecuación,

$F_s = \mu_sF_N \\ = F_s = (0.4)(30) \\ = F_s = 12 \text{ N}$

Ahora, dado que la fricción estática máxima es menor que la fuerza aplicada. La caja comenzará a moverse y luego la fricción cinética actuará sobre el cuerpo.

$F_k = \mu_kF_N\\ = F_k = (0.2)(mg) \\ = F_k = (0.2)(3 \times 10) \\ = F_k = 6 \text{ N}$

Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por anjalishukla1859 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA

Fricción

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