Fuerza de Rozamiento - Ejercicios Resueltos - Intro y Explicación
Summary
TLDREn este video, Jorge de Mate Móvil explica la fuerza de rozamiento, una resistencia que se manifiesta cuando dos superficies rugosas se encuentran en contacto. Se discuten las tres leyes fundamentales de la fuerza de rozamiento, destacando que esta se opone al movimiento, es proporcional a la fuerza normal y no depende del tamaño de las superficies en contacto. Se contrastan los coeficientes de rozamiento estático y cinético, y se resuelve un problema práctico para demostrar cómo determinar si un cuerpo se moverá o no bajo la acción de una fuerza horizontal.
Takeaways
- 😀 El vídeo trata sobre la fuerza de rozamiento y cómo se manifiesta en una superficie horizontal.
- 🔬 Se utiliza un microscopio para ilustrar la rugosidad de las superficies que impide el movimiento.
- 📚 Se explica que la fuerza de rozamiento se opone al movimiento y depende de la rugosidad de las superficies en contacto.
- ⚖️ La primera ley de la fuerza de rozamiento indica que esta siempre se opone al movimiento.
- 🔄 La segunda ley establece que la fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal.
- 📏 La tercera ley señala que la fuerza de rozamiento no depende del tamaño de las superficies en contacto.
- 🔄 Se diferencia entre el rozamiento estático (cuando el cuerpo está inmóvil) y el cinético (cuando el cuerpo está en movimiento).
- 🔢 El coeficiente de rozamiento es una cantidad dimensionada que varía dependiendo de las superficies en contacto.
- 📉 El coeficiente de rozamiento estático es mayor que el cinético debido a la necesidad de vencer la rugosidad inicial.
- 🧩 Se resuelve un problema práctico para demostrar la aplicación de las leyes de la fuerza de rozamiento y su cálculo.
Q & A
¿Qué es la fuerza de rozamiento y cómo se manifiesta?
-La fuerza de rozamiento es una resistencia que se opone al movimiento de un cuerpo sobre una superficie. Se manifiesta debido a la rugosidad de ambas superficies en contacto, que impide que el cuerpo se mueva.
¿Cuáles son las tres leyes de la fuerza de rozamiento que se mencionan en el guion?
-La primera ley es que la fuerza de rozamiento se opone al movimiento. La segunda ley dice que la fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal y se calcula multiplicando el coeficiente de rozamiento por la normal. La tercera ley indica que la fuerza de rozamiento no depende del tamaño de las superficies en contacto.
¿Qué es la fuerza normal y cómo se relaciona con la fuerza de rozamiento?
-La fuerza normal es la reacción que surge para contrarrestar el peso de un cuerpo sobre una superficie. La fuerza de rozamiento está proporcional a esta fuerza normal, y se calcula multiplicando el coeficiente de rozamiento por la fuerza normal.
¿Por qué el coeficiente de rozamiento no tiene unidades?
-El coeficiente de rozamiento es una medida de la relación entre la fuerza de rozamiento y la fuerza normal, y como está definido por una proporción, no tiene unidades.
¿Cuál es la diferencia entre el rozamiento estático y el rozamiento cinético?
-El rozamiento estático se aplica cuando el cuerpo está inmóvil y se opone al posible movimiento. El rozamiento cinético se aplica cuando el cuerpo ya está en movimiento y se opone a este movimiento.
¿Por qué el coeficiente de rozamiento estático es mayor que el cinético?
-El coeficiente de rozamiento estático es mayor porque requiere una fuerza mayor para vencer la rugosidad inicial y comenzar el movimiento, mientras que una vez que el cuerpo está en movimiento, es más fácil continuar moviendolo, por lo que el coeficiente cinético es menor.
¿Cómo se determina si un cuerpo se moverá o no bajo una fuerza horizontal dada?
-Se compara la fuerza horizontal aplicada con la fuerza de rozamiento estática calculada con el coeficiente de rozamiento estático y la fuerza normal. Si la fuerza aplicada es menor que la fuerza de rozamiento estática, el cuerpo no se moverá.
¿Cómo se calcula la fuerza de rozamiento estática y cinética en el ejemplo del guion?
-En el ejemplo, se asume que el cuerpo está en equilibrio y se calcula la fuerza de rozamiento estática como el coeficiente de rozamiento estático (0.7) multiplicado por la fuerza normal (100 newton), resultando en 70 newton. Si la fuerza horizontal (68 newton) es menor que la fuerza de rozamiento estática, el cuerpo no se moverá.
¿Qué pasa si la fuerza horizontal aplicada supera la fuerza de rozamiento estática?
-Si la fuerza horizontal aplicada es mayor que la fuerza de rozamiento estática, el cuerpo comenzará a moverse, ya que la fuerza aplicada es suficiente para vencer la rugosidad inicial y comenzar el movimiento.
¿Cómo se relaciona la rugosidad de las superficies con la fuerza de rozamiento?
-La rugosidad de las superficies en contacto es directamente responsable de la aparición de la fuerza de rozamiento, ya que es lo que impide el movimiento libre del cuerpo sobre la superficie.
Outlines
🔬 Fuerza de rozamiento y sus leyes
En este primer párrafo, se introduce el concepto de fuerza de rozamiento y cómo se manifiesta en una superficie horizontal. Se explica que la fuerza de rozamiento se opone al movimiento y que está directamente relacionada con la rugosidad de las superficies en contacto. Además, se presentan las tres leyes fundamentales de la fuerza de rozamiento: 1) Se opone al movimiento, 2) Es proporcional a la fuerza normal y al coeficiente de rozamiento, y 3) No depende del tamaño de las superficies en contacto. Se enfatiza la importancia de las unidades y la distinción entre el rozamiento estático y cinético, con el coeficiente de rozamiento estático siendo mayor que el cinético.
🔧 Diferencia entre rozamiento estático y cinético
Este segundo párrafo profundiza en la diferencia entre el rozamiento estático y cinético. El rozamiento estático se aplica cuando el cuerpo está inmóvil y se opone al posible movimiento, mientras que el cinético se aplica cuando el cuerpo ya está en movimiento. Se explica que para vencer la rugosidad inicial y mover el cuerpo, se requiere una fuerza mayor (fuerza de rozamiento estática), pero una vez en movimiento, se necesita menos fuerza (fuerza de rozamiento cinética). Se menciona que el coeficiente de rozamiento depende de las superficies en contacto y que varía para diferentes combinaciones de materiales.
🧮 Análisis de un problema práctico de fuerza de rozamiento
En el tercer párrafo, se aborda un problema práctico donde se evalúa si un cuerpo de 10 kilogramos se mueve o no bajo una fuerza horizontal de 68 newtonones, teniendo en cuenta los coeficientes de rozamiento estático y cinético de 0.5 y 0.7 respectivamente. Se realiza un análisis detallado de las fuerzas involucradas, como el peso del cuerpo, la fuerza normal y la fuerza de rozamiento estática. Se concluye que la fuerza aplicada no es suficiente para superar la fuerza de rozamiento estática, por lo que el cuerpo no se moverá. Se invita a los espectadores a explorar más problemas y a visitar el sitio web de Mate Móvil para obtener ayuda adicional.
Mindmap
Keywords
💡Fuerza de rozamiento
💡Fuerza normal
💡Coeficiente de rozamiento
💡Rugosidad
💡Fuerza estática y cinética
💡Principio de acción y reacción
💡Masa y peso
💡Fuerza externa
💡Movimiento estático y dinámico
💡Diagrama de cuerpo libre
Highlights
Exploración de la fuerza de rozamiento en un cuerpo sobre una superficie horizontal.
Introducción de la masa y peso del cuerpo y la fuerza normal como reacción.
Consideración de una fuerza externa ejercida sobre el cuerpo y su relación con la aceleración.
Importancia de la rugosidad en las superficies de contacto y su impacto en el rozamiento.
La fuerza de rozamiento como una resistencia al movimiento, siempre contraria a la dirección del movimiento.
Las tres leyes fundamentales del rozamiento y su explicación detallada.
La relación proporcional entre la fuerza de rozamiento y la fuerza normal.
La ausencia de unidades en el coeficiente de rozamiento y su papel como un número dimensionless.
Diferenciación entre el rozamiento estático y cinético, y sus aplicaciones.
La representación de la fuerza de rozamiento estática y cinética en fórmula.
La influencia del tamaño de las superficies en contacto en la fuerza de rozamiento.
Importancia de la combinación de superficies en la determinación del coeficiente de rozamiento.
La diferencia entre el coeficiente de rozamiento estático y cinético y su relevancia en problemas prácticos.
Ejemplo práctico de cómo se determina si un cuerpo se moverá o no basado en la fuerza de rozamiento estática.
Análisis del equilibrio en el eje y y la aplicación de la fuerza de rozamiento estática para resolver problemas.
Conclusión sobre la insuficiencia de la fuerza aplicada para vencer la fuerza de rozamiento estática y el cuerpo que no se mueve.
Invitación a los espectadores a participar activamente enviando problemas y visitando el sitio web de Mate Móvil.
Transcripts
hola amigos de youtube como esta año soy
jorge de mate móvil y el día de hoy
vamos a revisar la fuerza de rozamiento
habíamos dejado este tema para esta
semana y vas a dar lo interesante que
está para explicarlo mejor vamos a
trabajar con un cuerpo que se encuentra
ubicado sobre una superficie horizontal
vamos a ver las distintas fuerzas que
tenemos involucradas este cuerpo tiene
una masa y ello va a generar un peso
verdad para contrarrestar este peso
vamos a tener aquí una fuerza normal por
el principio de acción y reacción
suponemos además que este cuerpo es
jalado estirado por una fuerza externa
efe y esto va a generar una aceleración
en este sentido hasta ahora habíamos
considerado una situación ideal en la
cual las superficies de contacto eran
lisas pero ahora en la fuerza de
rozamiento vamos a dejar de lado esta
situación ideal y le vamos a poner un
poquito más de realismo
así que acompáñame hagamos un pequeño
show con un microscopio en este punto y
si tuviéramos este microscopio lo que
veríamos es que ambas superficies tienen
una rugosidad una rugosidad que impide
que el cuerpo se mueva esta rugosidad se
va a manifestar a través de una
resistencia a través de una fuerza de
rozamiento salimos del sol y esta fuerza
de rozamiento se va a oponer al
movimiento de esta fuerza de rozamiento
siempre va a ir en contra del movimiento
y no te olvides que aparece por la
rugosidad que tienen ambas superficies y
esa es la forma en la que se manifiesta
esta rugosidad hay tres puntos muy
importantes que tenemos que ver siempre
en la fuerza de rozamiento tres leyes
primera ley la fuerza de rozamiento
siempre se va a oponer al movimiento en
este caso como el cuerpo es jalada en
esta dirección por la fuerza f la fuerza
de rozamiento va a ir en contra de la
fuerza f
vale en ese sentido sí
segunda ley la fuerza de rozamiento es
proporcional a la reacción normal y el
módulo de la fuerza de rozamiento se
presenta como módulo de la fuerza de
rozamiento es igual a move que es el
coeficiente de rozamiento multiplicado
por la normal ok la normal siempre
aparece aquí para contrarrestar el peso
y la fuerza de rozamiento va a ser muy
coeficiente de rozamiento por la normal
un punto muy importante las unidades que
nos han venido reclamando siempre en
todos los vídeos la fuerza normal tiene
como unidades a los newton por otro lado
la fuerza de rozamiento al ser una
fuerza también tiene como unidades a los
newton entonces el coeficiente de
rozamiento va a ser a dimensionar lo que
el coeficiente de rozamiento no va a
tener unidades digamos que por ejemplo
el coeficiente de rozamiento va a ser
igual a 0.5 0.5 que unidades no tiene
unidades
a dimensiones es decir un simple número
ok muy muy importante y como el
coeficiente de rozamiento solamente
proporcional a la normal la tercera ley
que nos dice que como sólo importa la
normal y el coeficiente de rozamiento no
importa el tamaño de las superficies en
contacto no importa si este bloque es
muy grande o muy pequeño lo que importa
de smu y la normal para poder hallar esa
fuerza de rozamiento el rozamiento tiene
además dos formas y estas dos formas o
el rozamiento estático y el rozamiento
cinético cuál es la diferencia entre
ellas dos pues mira el estático se
aplica cuando el cuerpo está inmóvil se
opone al posible movimiento al
movimiento que puede ser puede
convertirse en movimiento pero todavía
está estático mientras que el rozamiento
cinético se aplica cuando el cuerpo ya
está en movimiento rozamiento cinético
se opone al movimiento el rozamiento
estático se representa como
su bs.f sub y dependiendo puede que te
lo expliquen en tu colegio por
cualquiera de las dos formas ok y su
fórmula es rozamiento estático es igual
al coeficiente de rozamiento estático
multiplicado por la normal es la misma
fórmula que el sintético así que no te
confundas ambos tienen la misma fórmula
pero muy importante que en el rozamiento
cinético aplicamos el coeficiente de
rozamiento sin médico ok
coeficiente de rozamiento estático
coeficiente cinético son diferentes si
en realmente el estático es mayor al
cinético por qué sucede esto vamos
nuevamente a nuestro microscopio y para
ver ser estar rugosidad para vencer esta
rugosidad que hay entre las dos
superficies primero hay que aplicar una
gran fuerza hay que aplicar una gran
fuerza para vencer esta rugosidad pero
una vez que la vencemos ya es un poquito
más fácil que el cuerpo se siga moviendo
es como si el cuerpo estuviera pegado
con el cuerpo de abajo por la fuerza de
rozamiento entonces para poder vencer
este movimiento
esta rugosidad vamos a tener que aplicar
una fuerza grande esa es la fuerza de
rozamiento estática una fuerza de
rozamiento grande pero una vez que ya
vencimos la rugosidad ya va a ser más
fácil le va a ser más facilito para este
cuerpo poderlo seguir moviendo entonces
la fuerza de rozamiento va a disminuir y
por ello el rozamiento cinético es menor
que el rozamiento estático si para
vencer esta reducida inicial una gran
fuerza y una vez que esté moviendo ya se
necesita menos fuerza para poder seguir
moviendo al cuerpo por eso el
coeficiente de rozamiento estático es
mayor que el cinético y por eso la
fuerza de rozamiento estática que es
proporcional a mo es mayor que la fuerza
de rozamiento cinética ok que el
rozamiento cinético de que depende el
coeficiente pues muy sencillo el
coeficiente depende de las dos
superficies que tengamos en contacto por
ejemplo no es lo mismo tener metal con
metal metal arriba en metal abajo que
tener plástico con plástico o que tener
caucho con metal
si para cada par de superficies para
cada combinación de superficies existe
un coeficiente que ya se ha determinado
de manera experimental y hay muchas
tablas por ahí y rodando seguramente
nosotros vamos a hacer un ejemplo con
eso pero en la mayor parte de ejercicios
nos van a dar los coeficientes de
rozamiento ojo no te van a decir que el
coeficiente de rozamiento estático es fs
stanton normalmente los problemas nos
dicen el coeficiente de rozamiento es
0.3 y 0.5 así nomás no te dicen nada más
entonces ahí está la trampa porque te
quieren hacer caer porque no te dicen
cuál es el estático y cuál es el
cinético pero nosotros sí sabemos que el
estático es mayor el piel cinético por
ello a que sea mayor le ponemos muy
estático ok y al que sea menor le
ponemos muy cinético y así se solucionan
los problemas así de sencillo para
terminar vamos con un pequeño efecto
problema número uno un cuerpo de 10
kilogramos se encuentra sometido a una
fuerza horizontal
68 de terminarse el cuerpo se mueve o no
además me dicen que el los coeficientes
de rozamiento son 0 5 y 0 7 vamos
analizando todos los datos que nos den
problemas y armando también nuestro
diagrama de cuerpo libre me dice que el
cuerpo tiene una masa de 10 kilogramos
ok entonces ya sabemos que el peso de es
igual a la masa por gravedad trabajamos
siempre con una gravedad de 10 masa de
10 gravedad de 10 me da un peso de 100
youtube ok y lo colocamos aquí arriba el
peso debe partir siempre del centro de
gravedad
ok desde aquí del centro del cuerpo pero
nosotros lo vamos a colocar ahí para que
nuestro dibujo no se note tan enredado
y me dicen que se encuentra sometido a
una fuerza externa de 68 newton lo
colocamos por aquí determinar si el
cuerpo se mueve o no y me dan los
coeficientes 0 5 y 0 7 cuales pues tal
como vimos hace unos segundos en mayor
siempre va a ser el coeficiente de
rozamiento estático y el menor
coeficiente de rozamiento cinética no ok
entonces vamos a ver qué otras fuerzas
tenemos aquí a esta fuerza de 100 newton
la va a contrarrestar siempre una
reacción normal y además como rugosidad
entre estos dos cuerpos va a aparecer
una fuerza de rozamiento que se opone al
movimiento como sabemos si tenemos que
aplicar la fuerza de rozamiento estática
o dinámica pues mira el problema no nos
dice nada solamente nos dice es
determinar si el cuerpo se mueve o no
así que partimos asumiendo que el cuerpo
está allí quietitos y que el cuerpo está
quieto y si este cuerpo está quieto no
va a jalar una fuerza de 68
será suficiente para vencer la fuerza de
rozamiento estática estática porque el
cuerpo está quieto vamos a ver primero
veamos qué es lo que pasa en el eje y ok
en el eje tenemos un equilibrio porque
el cuerpo no se mueve en el eje y solo
en el eje x sobre la superficie
entonces en el eje sumatoria de fuerzas
es igual a cero fuerzas que apuntan
hacia abajo le ponemos negativo fuerzas
que apuntan hacia arriba le ponemos
positivo esos 100 newton del peso
apuntan hacia abajo le ponemos negativo
más la fuerza normal que apunta hacia
arriba positivo la normal va a ser igual
a 100 que unidades
newton verdad si en newton bien vamos
bien a continuación vamos al eje
y qué es lo que sucede en el eje x yo no
sé si se está moviendo o no pero estamos
asumiendo que está en estático entonces
hallamos esta fuerza de rozamiento
estática habíamos visto que es igual al
coeficiente de rozamiento estático
multiplicado por la normal esta fuerza
de rozamiento que el cuerpo tiene que
vencer al inicio de esta fuerza de 68
newton tiene que ser mayor que la fuerza
de rozamiento estática para poder vencer
la rugosidad del inicio va a ser
entonces igual a muy estático que
siempre el mayor no te olvides 0.7
multiplicado por la normal ya lo
habíamos hallado de 100 youtube fuerza
de rozamiento estático va a ser de 70
que unidades
newton que significa esto pues mira para
poder vencer esta fuerza de rozamiento
esta rugosidad que hay entre las dos
superficies yo necesito aplicar por lo
menos 70 en youtube pero aquí solamente
se están aplicando 68 en youtube y esos
68 en youtube
suficiente para poder vencer estos 70
minutos por ello el cuerpo no se mueve
si no logra con esos 68 newton vencer
esa rugosidad inicial que hay entre
ambas superficies que impide que el
cuerpo se mueva por ello el cuerpo no se
mueve esa es nuestra respuesta pues no
alcanza unos 68 newton para vencer la
fuerza de rozamiento estática hasta aquí
vamos a llegar por ahora tenemos
muchísimos problemas más muy
interesantes y si tú tienes algún
problema en el que necesitas ayuda
puedes mandarnos siempre lo vamos a dar
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saludo y suerte
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