Física (03) · Unidad 4 — Dinámica
Rozamiento
El rozamiento no depende de cuánta superficie apoyás ni de la velocidad: depende de cuán apretadas están las superficies, o sea de la normal.
La explicación
Las dos clases
dinámico: F_roz = µ_d·N (mientras se mueve)
La diferencia importa y se toma. El estático lleva un ≤ porque vale lo que haga falta para impedir el movimiento, hasta un máximo. Si empujás una caja con 20 N y no se mueve, el rozamiento vale 20 N, no µ_e·N.
El dinámico es un valor fijo mientras haya deslizamiento, y normalmente µ_d < µ_e: cuesta más arrancar que mantener en movimiento. Eso explica el tirón cuando algo por fin se despega.
Cómo saber si se mueve o no
2. Compará con el máximo µ_e·N.
3. Si el necesario es menor, no se mueve y el rozamiento vale lo necesario.
4. Si es mayor, se mueve, y ahí recién se usa µ_d·N.
Saltarse este análisis y usar µ_e·N directamente como si fuera un valor fijo es el error conceptual del tema.
Dirección
El rozamiento se opone al movimiento relativo (o a la tendencia al movimiento), no necesariamente a la fuerza aplicada. Y no siempre frena: el rozamiento es lo que impulsa a un auto hacia adelante, porque las ruedas empujan el suelo hacia atrás.
Cuidado con la normal
N no siempre vale m·g. Hay que calcularla del diagrama de cuerpo libre cada vez:
- En un plano inclinado: N = m·g·cos(α), menor que el peso.
- Con una fuerza aplicada hacia abajo en ángulo: N es mayor que m·g.
- Tirando hacia arriba en ángulo: N es menor, y por eso conviene tirar de una valija en vez de empujarla.
- En un ascensor acelerado: N cambia con la aceleración.
Como el rozamiento es µ·N, todo error en la normal se propaga entero al rozamiento. Es la fuente de error más común del tema.
Plano inclinado: el ángulo crítico
Un cuerpo empieza a deslizar cuando la componente del peso paralela supera al rozamiento máximo:
La masa se cancela: el ángulo al que algo empieza a resbalar no depende de cuánto pese. Y de ahí sale un método para medir µ_e: se inclina hasta que resbala y se calcula la tangente de ese ángulo.
Que µ no tenga unidades
El coeficiente es un número puro, porque es un cociente entre dos fuerzas. Si en un ejercicio te queda con unidades, el planteo está mal. Valores de referencia: goma sobre asfalto seco ~0,8; hielo sobre hielo ~0,05.
Un bloque de 10 kg se lanza a 10 m/s sobre una superficie horizontal con μd = 0,2. ¿Cuánto recorre antes de detenerse? (g = 10)
Normal: plano horizontal y sin otras fuerzas verticales, así que
Rozamiento: como desliza, uso el dinámico.
Aceleración: es la única fuerza horizontal, y se opone al movimiento.
Fijate que a = −μ_d·g: la masa se canceló. La desaceleración por rozamiento no depende de cuán pesado sea el bloque.
Distancia: uso v² = v₀² + 2aΔx con v = 0.
Dónde se cae la mayoría
- Usar fr = μ·N cuando el cuerpo está quieto y la fuerza aplicada es menor que el máximo.
- Suponer N = m·g en un plano inclinado.
- Creer que el rozamiento depende del área de contacto o de la velocidad.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento y un simulador donde los números los elegís vos.
Practicar Rozamiento →