Roce y trabajo

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Roce y trabajo

• NM3
• Física
• Mecánica

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Roce
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Introducción

• Como habrás visto en el ejemplo del experimento
  hay una diferencia en la velocidad de
  desplazamiento que presenta el objeto en las
  distintas superficies por las cuales se movió.
• Esta diferencia se debe a la fuerza de roce.

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Introducción

• También habrás notado que es más difícil hacer
  mover un objeto desde el estado de reposo que
  desde el estado en movimiento.

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Fuerza de roce

• Pero qué es la fuerza de roce
• La fuerza de roce es aquella fuerza que se opone
  al movimiento entre dos superficies que están en
  contacto.
• Esta fuerza se debe a las imperfecciones que
  existen en ambas superficies.

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Fuerza de roce

• Supongamos que estamos moviendo un objeto de cara
  lisa sobre una superficie también lisa.
• Se podría decir que cuando las superficies hacen
  contacto entre sí el deslizamiento es fácil
  debido a que ambas son lisas.

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Fuerza de roce

• Pero si miras con una súper lupa las superficies
  que están en contacto verás que ya no son lisas
  son rugosas.
• Esta rugosidad genera dificultades para el
  desplazamiento del objeto debido a una fricción
  que está asociada a cada material.

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Ejemplo

• Imagina que tienes que mover un mueble pesado en
  tu casa por ejemplo el refrigerador. Para
  moverlo hay que aplicar una fuerza sobre él.
  Supón que lo haces.
• Verás que el refrigerador no se mueve nada en lo
  absoluto.
• Al no moverse significa que sigue en su sitio es
  decir está estático.
• Pues es justamente en ese momento en que a pesar
  de que se ejerció una pequeña fuerza sobre él no
  se movió está haciendo efecto el roce estático.
• Posteriormente al vencer esa fuerza que impide
  que el refrigerador se mueva se hace fácil
  trasladarlo.
• Ya en movimiento en el refrigerador (haciéndolo
  lenta y uniformemente) estará actuando el roce
  cinético.

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Ejemplo
Uf!
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Fuerza de roce

• La fuerza de roce depende de dos factores
• La fuerza normal (N) es decir el peso del
  cuerpo sobre la superficie.
• Los materiales de los cuerpos que están en
  contacto haciendo roce.
• La fuerza de roce tanto cinética como estática
  se expresa en función de la normal (N) de la
  siguiente forma
• FRE µEN
• FRC µCN
• En donde µE representa el coeficiente de roce
  estático y µC representa el coeficiente de roce
  cinético y ambos dependen del material de que
  están hechas las superficies que están en
  contacto.

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Tabla de coeficientes de roce
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Ejemplo

• Supón que tienes que mover una silla de madera
  sobre el piso de madera de tu casa. La masa de la
  silla es de 10 kg.
• a) Determina la fuerza necesaria para sacarla
  del estado de reposo.
• b) Determina la fuerza necesaria para mantenerla
  en movimiento constante.
• Considera Fg 10 m/s2
• Desarrollo
• Según la tabla los coeficientes de roce
  estático y cinemático entre madera y madera
  corresponden a µE 0.4 y µC 0.3
  respectivamente.
• La Normal corresponde al peso sobre la
  superficie horizontal del piso es decir N m x
  Fg 10 (kg) x 10 (m/s2) 100 Newton.
• Entonces para FRE µEN tenemos 0.4 x 100 40
  Newton que es la fuerza necesaria para mover la
  silla desde su estado de reposo.
• Y para FRC µCN tenemos 0.3 x 100 30 Newton
  que es la fuerza necesaria para que la silla se
  mantenga en movimiento sobre el piso.

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Trabajo
Uf!
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Trabajo

• Trabajo es una magnitud escalar que es el
  producto del vector fuerza por el vector
  desplazamiento.
• W F x r
• Es decir cuando nosotros movemos algo cierta
  distancia estamos haciendo un trabajo.

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Ejemplo

• Continuando con el ejemplo anterior supongamos
  que movimos la silla unos 3 metros.
• La fuerza que usamos para desplazarla
  correspondió a 30 Newton.
• Entonces W F x r 30 (Newton) x 3 (metros)
  90 newton x metro que se denomina joule.
• Entonces el trabajo para mover dicha silla
  corresponde a 90 joule.
• El trabajo que realiza la fuerza de roce es en
  sentido contrario.
• Por lo tanto la fuerza de roce realiza el mismo
  trabajo pero con signo contrario.
• Entonces el trabajo de la fuerza de roce es T
  -90 joule.