apuntes rozamiento, Apuntes de Física

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TEMA 7.- ROZAMIENTOS. 1.- Rozamiento. Tipos. 2.- Leyes del rozamiento seco. Coeficiente de rozamiento. 3.- Angulos de rozamiento. 4.- Problemas relacionados con el rozamiento en seco. 5.- Cuñas. 1.- Rozamiento. Tipos. Las superficies lisas no existen, por eso cuando estan en contacto dos superficies hay una reacción del tipo 1, a la componente tangencial la llamamos rozamiento, son de magnitud limitada y no imperidan el movimiento siempre que se apliquen fuerzas lo suficientemente grande. Tipos: - Rozamiento seco o de Coulomb, es el que se produce cuando se da el movimiento entre solidos, cuyas superficies de contacto no estan q A E A A tubricadas. Aa Era nin peli Jade xs ehicien hs 4 - Rozamiento fluido: es aquel due se desarroya entre capas de fluido que se mueven a distintas Felocidades. 2.- Leyes del rozamiento seco. Coeficiente de rozamiento. Las leyes del rozamiento seco son leyes experimentales: si tenemos un cuerpo soble una superficie donde estan aplicadas las fuerzas de su peso y la reacción normal N de la superficie; le aplicamos una fuerza: 1 F ERA PRE dl Le ae rola [7 [w [w Ñ Ps 5 Y Reposo Y Movimiento Y Movimiento inminente real. Fmáx = Ms +N Fk = pix +N Fmáx es la fuerza de rozamiénto estatico Fs. Fx es la fuerza de rozamiento cinetico o dinamico. tddi Tenemos: - La fuerza de rozamiento estatico es directamente proporcional a la componente normal de la reacción por parte de la superficie de contacto. El coeficiente de proporcionalidad ps es el coeficiente de rozamiento estatico. - La fuerza de rozamiento dinamico es directamente proporcional a la componente normal de la reacción por parte de la superficie de contacto. El coeficiente de proporcionalidad Jx es el coeficiente de rozamiento cinetico o dinamico. - Las fuerzas de rozamiento son devidas a las irregularidades de las superficies de contacto y en cierto modo a la atracción molecular. La fuerza de rozamiento dinamico es menor que la fuerza de rozamiento estatico o rozamiento maximo, ya que el encajonamiento que hay entre las irregularidades de las superficies no estan perfecto en el dinamico como en el estatico. Jig < Js (Ju es 253 más pequeña que Jus) Los coeficientes no dependen del area de las superficies que estan en contacto, sino de su naturaleza y del estado de la superficie. metal-metal (0,15-0,60) "valores aprox. de Js del 5%” metal- madera (0,20-0,60) metal-piedra (0,30-0,70) metal-cuero (0,30-0,60) piedra-piedra(0,40-0,70) tierra-tierra (0,20-1) 3.- Anguios de rozamiento. (NOTA: Si hay reposo, es decir, F < Fmáx, no es correcto Fmáx = Js * N) Llamamos ángulo de rozamiento estático como el angulo entre la reacción del suelo con el solido y entre la normal, y su tangente; (fig. A) . tg Ys = Fs/N = UsN/N ; coincide con el coeficiente de rozamiento estatico. 39 esta en movimiento, entonces el valor de la fuerza de rozamiento es la dinamica, Fx = MN. - Se conocen las fuerzas aplicadas y se save que el sistema esta en movimiento inminente, y se nos pide el coeficiente de rozamiento estatico. Con las ecuaciones de equilibrio calcularemos la fuerza de rozamiento que tiene que coincidir con Fmax = JSN, por lo que conocemos Hs. - Conocemos el coeficiente de rozamiento estatico y se nos pide las fuerzas aplicadas en un movimiento inminente. En el diagrama de solido rigido ponemos la fuerza de rozamiemto en sentido contrario al movimiento inminente. Sustituyendo Froz = Fmax = JIsN en las ecuaciones de equilibrio calcularemos las fuerzas esteriores. (Nota: el sentido de la fuerza de rozamiento que actua sobre un cuerpo A . €s opuesto al del movimiento o movimiento inminente de A cuando se obserba desde B; atención al movimiento relativo de los cuerpos). 5.- Cuñas. Las cuñas son maquinas simples que se utilizan para llevar cargas pesadas utilizando una fuerza considerablemente menor que el peso de aquellas. Ademas debido al rozamiento existente entre las superficies, una cuña si tiene la forma adecuada permanecera en su lugar despues de verse obligada a introducirse baje la carga, ( el peso de las cuñas se desprecia frente a las fuerzas que intervienen). Fri El z b Pp ea [Er3 Pp Er2N yo Ñ Dri? IZIITIITÓ 41 FISICA GENERAL 1% 1.T.A. HOJA 9 ESTATICA 1.- Una fuerza de 500 N actúa, tal como se muestra en la figura 1, sobre un bloque de 150 kg situado sobre un plano inclinado. Los coeficientes de rozamiento entre el bloque y él plano son Hs = 0,25 y Uk = 0,20. Determina si el bloque está en equilibrio y encuentra el valor de la fuerza de rozamiento. 2.-Un trineo de madera que lleva una gran piedra es empujado hacia arriba por una pista inclinada 15 O, La suma de las masas del trineo y de la piedra es de 750 Kg y los coeficientes de rozamiento entre los patines del trineo y la pista son ps = 0,40 y uk = 0,30. Determina la fuerza P necesaria a) para iniciar la subida del trineo por la pista, b) para manterner el trineo en movimiento, una vez que éste se ha iniciado, c) para evitar-que el trineo deslice hacia abajo. Figura 2. Ñ 3.- El soporte móvil representado en la figura 3 puede colocarse a cualquier altura a lo largo del tubo de 60 mm de diámetro. Si el coeficiente de rozamiento estático entre el tubo y el soporte es 0,25, determina la distancia mínima x a la que puede soportarse la carga W. Desprecia el peso del soporte. : 4.- Se colocan dos paquetes sobre una cinta transportadora que se encuentra en reposo. Los coeficientes de rozamiento entre la cinta y el paquete A valen fis = 0,2 y pik = 0,15; entre la cinta y el paquete B valen lis = 0,3 y pk = 0,25. Los paquetes son colocados sobre la cinta de modo que están en contacto entre sí y en reposo. Determina : a) si se moverán uno o los dos paquetes, b) la fuerza de rozamiento que actúa sobre cada paquete. Figura 4. 5.- ¿Qué fuerza horizontal P es necesario ejercer sobre las cuñas B y C para elevar el peso de 40 Toneladas que se apoya en A? Figura 5. El coeficiente de rozamiento entre las cuñas y el suelo wale 1/4 y entre las cuñas y A vale 0,2 y la carga de 40 T es simétrica. £.- El bloque B descansa sobre el bloque A y está sujeto a la pared mediante una cuerda BC, como s= indica en la figura 6. ¿Qué fuerza P es necesaria para iniciar el movimiento de A? El coficiente de rozamiento entre A y B es 1/4 y entre A y el suelo es 1/3. La masa de A es 30 Kg y a de B 20 Kg. 7. ¿Será suficiente la fuerza de 40 Kp para que deslice el cilindro de 200 Kg? El coeficiente de mzzmiento vale 0,25. Figura 7. e