miércoles, 30 de septiembre de 2020

ACTIVIDAD No.13 FÍSICA GRADO DÉCIMO 2 PERIODO

 Hola queridos estudiantes, a continuación les dejo la temática  DINÁMICA PARTE IV con ejemplos,  Al final de esta entrada encontraran una actividad para realizar, la cual deberán enviar por correo electrónico, tomando  fotografías de su trabajo para adjuntar como archivo, por favor poner en el asunto del correo su nombre completo, el número de la actividad y el grado al cual pertenece, el correo para recibir sus trabajos es profecarito2017periodo2@gmail.com  la fecha de entrega de la presente actividad es el día 7 de octubre.

Carol Ramírez le está invitando a una reunión de Zoom programada.
Tema: CLASE  GRADO DÉCIMO 30 DE SEPTIEMBRE
Hora: 30 sep 2020 02:30 PM Bogotá
Unirse a la reunión Zoom
https://us04web.zoom.us/j/79708910058?pwd=TEM5RkFFa00xR1RVbGwrazl6Tnl6QT09
ID de reunión: 797 0891 0058
Código de acceso: MgF3sd

FUERZAS MECÁNICAS ESPECIALES



 PESO DE UN  CUERPO
El peso es el producto de la masa gravitacional del cuerpo por la aceleración del cuerpo la aceleración de la gravedad terrestre. Sobre todo cuerpo que este situado cerca a la superficie terrestre actúa el peso y se representa como un vector dirigido verticalmente del estado del movimiento del cuerpo.
El peso de un cuerpo es la fuerza que ejerce la tierra sobre el debido a la atracción gravitacional.
peso = m.g 

NOTA: existe dos fuerzas de contacto, a distancia.



FUERZA NORMAL  (N)
Es la ejercida por la superficie. Se dibuja como un vector dirigido hacia arriba y cayendo perpendicular a la superficie. Existe únicamente cuando hay cuerpos apoyados sobre ella.











FUERZA DE TENCION
Es la ejercida por las cuerda se dibuja como un vector dirigido a lo largo de la cuerda.












FUERZA ELÁSTICA  (Fr)
Es la ejercida por los resortes. Se dibuja a lo largo del resorte y en sentido contrario a la deformación (también recibe el nombre de fuerza recuperada).












FUERZA DE ROZAMIENTO
Fundamentalmente se va a tener en cuenta cuando dos superficie se encuentra en contacto y en movimiento es contrario al movimiento y se dibuja paralela a la superficie.




ROZAMIENTO

Rozamiento: Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza entre ambas superficies no sea perfectamente perpendicular a éstas, sino que forma un ángulo (el ángulo de rozamiento) con la normal. Por tanto esta fuerza resultante se compone de la fuerza normal (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento, paralela a las superficies en contacto.

Leyes del rozamiento para cuerpos sólidos:

  • La fuerza de rozamiento es de igual dirección y sentido contrario al movimiento del cuerpo.
  • La fuerza de rozamiento es prácticamente independiente del área de la superficie de contacto.
  • La fuerza de rozamiento depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto, así como del estado en que se encuentren sus superficies.
  • La fuerza de rozamiento es directamente proporcional a la fuerza normal que actúa entre las superficies de contacto.
  • Para un mismo par de cuerpos, el rozamiento es mayor en el momento de arranque que cuando se inicia el movimiento.
  • La fuerza de rozamiento es prácticamente independiente de la velocidad con que se desplaza un cuerpo sobre otro.
Partiendo de estos factores, matemáticamente la fuerza de rozamiento se obtiene por medio de la siguiente expresión:

F→r=−μ⋅N⋅u→v
donde:

F→r es la fuerza de rozamiento.
μ es el coeficiente de rozamiento. Se trata de un valor adimensional que depende de la naturaleza y del tratamiento de las sustancias que están en contacto.
N es el módulo de la fuerza normal.
u→v es un vector unitario en la dirección y sentido del vector velocidad.
Observando la ecuación anterior, podemos concluir que su módulo es:

Fr=μ⋅N

El bloque se mueve

En la figura, se muestra un bloque arrastrado por una fuerza F horizontal. Sobre el bloque actúan el peso mg, la fuerza normal N que es igual al peso y la fuerza de rozamiento Fr entre el bloque y el plano sobre el cual desliza. Si el bloque desliza con velocidad constante la fuerza aplicada F será igual a la fuerza de rozamiento Fr.

Investigaremos la dependencia de Fr con la fuerza normal N. Veremos que si duplicamos la masa m del bloque que desliza colocando encima de éste otro igual, la fuerza normal N se duplica, la fuerza F con la que tiramos del bloque se duplica y por tanto, Fr se duplica.

La fuerza de rozamiento Fr es proporcional a la fuerza normal N.

Fr=μ N

La constante de proporcionalidad μ es un número sin dimensiones que se denomina coeficiente cinético de rozamiento.

El valor de μ es casi independiente del valor de la velocidad para velocidades relativas pequeñas entre las superficies y decrece lentamente cuando el valor de la velocidad aumenta.

El bloque está en reposo

También existe una fuerza de rozamiento entre dos objetos que no están en movimiento relativo.

La fuerza F aplicada sobre el bloque aumenta gradualmente, pero el bloque permanece en reposo. Como la aceleración es cero la fuerza aplicada es igual y opuesta a la fuerza de rozamiento Fr.

F=Fr

La máxima fuerza de rozamiento se produce en el momento en el que el bloque comienza a deslizar.

Fr máx=μN

La constante de proporcionalidad μ se denomina coeficiente estático.

Los coeficientes estático y cinético dependen de las condiciones de preparación y de la naturaleza de las dos superficies y son casi independientes del área de la superficie de contacto.

Superficies en contactoμsμk
Cobre sobre acero0.530.36
Acero sobre acero0.740.57
Aluminio sobre acero0.610.47
Caucho sobre concreto1.00.8
Madera sobre madera0.25-0.50.2
Madera encerada sobre nieve húmeda0.140.1
Teflón sobre teflón0.040.04
Articulaciones sinoviales en humanos0.010.003

Fuente: Serway R. A.. Física. Editorial McGraw-Hill. (1992)

Problema


Estudiar la dinámica del cajón sobre la plataforma, determinando la fuerza de rozamiento entre el cajón y la plataforma y la aceleración del cajón, cuando la aceleración del camión tiene los siguientes valores. (Tomar g=9.8 m/s2)Una camioneta transporta un cajón de 20 kg. El cajón descansa sobre la plataforma de carga.

  1. Está parado
  2. Lleva una aceleración de 3 m/s2.
  3. Lleva una aceleración de 7 m/s2.
  4. Lleva una aceleración de 8 m/s2.
  5. ¿Cuál es la máxima aceleración con que puede arrancar la camioneta en un semáforo sobre una calle horizontal, de forma que el cajón no deslice hacia atrás en la plataforma?
  6. Indíquese en los distintos casos la aceleración del cajón respecto del conductor del camión.

Datos: el coeficiente estático es 0.7 y el coeficiente cinético, 0.65.

Solución

La fuerza de rozamiento es una cuerda invisible que ata el cajón a la plataforma del camión. Si no hubiese rozamiento el cajón no podría desplazarse junto con la plataforma.



  1. Si está parado, las fuerzas sobre el cajón son:
    • El peso 20·9.8 N
    • La reacción de la plataforma, o fuerza que ejerce la plataforma sobre el cajón, N=196 N
  2. Si se mueve con una aceleración de 3 m/s2.

    3. La fuerza de rozamiento (tensión de la cuerda invisible) que tira del cajón vale

    Fr=20·3=60 N

  3. Si se mueve con una aceleración de 7 m/s2.

    4. La fuerza de rozamiento (tensión de la cuerda invisible) que tira del cajón vale

    Fr=20·7=140 N

    Este es el valor máximo de la fuerza de rozamiento, Frmax=μs·N=0.7·200=140 N, (esta es la máxima tensión que soporta la cuerda invisible). El cajón va a empezar a deslizar sobre la plataforma

  4. Si se mueve con una aceleración de 8 m/s2.

    5. El cajón desliza sobre la plataforma. La fuerza de rozamiento vale

    Fr=μk·N=0.65·200=130 N

    La aceleración del cajón vale

    Fr=20·a, a=6.5 m/s2

    La aceleración del cajón es más pequeña que la aceleración de la plataforma. El cajón desliza sobre la plataforma con una aceleración relativa de 6.5-8=-1.5 m/s2.


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