EJERCICIOS DE FUERZA DE FRICCIÓN PLANO HORIZONTAL

FUERZA DE FRICCIÓN   

 

EJERCICIOS RESUELTOS DE FUERZA DE FRICCIÓN

 

1.- Sobre un objeto de 100 kg que se halla en reposo sobre una superficie horizontal cuyo coeficiente de fricción estático (μs) es de 0.3 y su coeficiente de fricción cinético (μk) es 0.25, se aplica una fuerza horizontal F.

• Haga un diagrama con todas las fuerzas involucradas.

 

• Calcule las fuerzas de fricción estática y cinética.

Para ello necesitamos calcular la normal y por ser superficie horizontal, entonces fuerza normal = peso = masa x gravedad.

        Peso = mg = 100 kg (9.8 m/s²) = 980 N = fuerza normal

                        μs = 0.3     Fs = μsN = 0.3 (980 N) = 294 N

                       μk = 0.25     Fk = μkN = 0.25 (980 N) = 245 N

• Determine el valor de la fuerza a aplicar para romper el estado de reposo del objeto.

Estamos ante el caso F =  Fs, justo en el momento de romper el reposo. Para que eso ocurra F >  Fs, por consiguiente una fuerza mayor a 294 N hará salir del reposo al objeto

• Halle la aceleración del bloque al aplicar una fuerza de 2F.

En este problema F = 294 N, entonces 2F = 588 N.

Considerando que F - Fk = Fneta, Fneta = 588 N - 245 N = 343 N

Fneta = ma = 343 N, entonces a = 343 N/ 100 kg = 3.43 m/s²

 

2.- Sobre un objeto de 50 kg que se halla en reposo sobre una superficie horizontal cuyo coeficiente de fricción estático (μs) es de 0.3 y su coeficiente de fricción cinético (μk) es 0.25, se aplica una fuerza F que tiene una inclinación de 33° con respecto a la horizontal, tal como indica el gráfico.

• Haga un diagrama con todas las fuerzas involucradas.

•  Calcule las fuerzas de fricción estática y cinética.
  

Calculamos el peso y descomponemos la fuerza:

             Peso = mg = 50 kg (9.8 m/s²) = 490 N
   Fx = FCos 33° = 0,83867F, Fy = FSen 33 ° = 0,54464F
∑Fy = 0, N - W - Fy = 0 ↠ N = 0.54464F + 490 N

             μs = 0.3     Fs = μsN = 0.3 (0.54464F + 490 N) 
                                    =     0.163392F + 147 N

             μk = 0.25     Fk = μkN = 0.25 (0.54464F + 490 N) =
                                Fk = 0.13616F + 122.5 N

•  Determine el valor de la fuerza a aplicar para romper el estado de reposo del objeto.
  

Estamos ante el caso F =  Fs, justo en el momento de romper el reposo. Para que eso ocurra F >  Fs, por consiguiente una fuerza mayor a 0.163392F + 147 N  hará salir del reposo al objeto

•  Halle la aceleración del bloque al aplicar una fuerza de 1.5F.
  

Considerando que Fx - Fk = Fneta,
Fneta = 0,83867 F - 0.13616 F - 122.5 N 
          = 0.70251 F - 122.5 N      
Fneta = ma = 0.70251 F - 122.5 N, entonces 

                 a = (0.70251 F - 122.5 N)/ 50 kg 
                    = (0.01405 F - 2.45 N) kg

RETO: Pruebe con una fuerza de aplicación de 400 N. La aceleración debe salir 5.98 m/s²

 

EJERCICIOS DE FUERZA DE FRICCIÓN 

EN EL PLANO HORIZONTAL  

1.- Se empuja con una fuerza de 800 N un objeto de 250 kg sobre una superficie horizontal cuyo μk es de 0.22. Halle la aceleración experimentada sobre el objeto.

2.- Un bloque de 100 Kg descansa sobre una superficie horizontal y su coeficiente de fricción estático (μs) es de 0.33 y su coeficiente de fricción cinético (μk) es 0.25. Calcule la fuerza que hace que el objeto no se mueva. Calcule la fuerza que hace mover al bloque con una aceleración de 0.5 m/s².

3.- ¿Qué fuerza debe ser aplicada sobre un cuerpo de 0.76 TM para que se deslice con una aceleración de 1.2 m/s² si descansa sobre una superficie horizontal y μk es de 0.32?  RESP: 3295.36 N

4.- Se aplica una fuerza horizontal de 400 N sobre un cuerpo de masa M que lo hace mover a 2 m/s². Si  μk = 0.28, halle la masa del cuerpo.

5.- Un bloque pesa 500 N. Al aplicarse una fuerza de 300 N el bloque acelera a 2.5 m/s². Halle el coeficiente de fricción cinética.

6.- Un bloque  tiene una masa de 120 kg. Al aplicarse una fuerza de 500 N el bloque acelera a 1.5 m/s². Halle el coeficiente de fricción cinética.   RESP: 0.27

7.- Una caja pesa 130 kgf y se halla en reposo sobre una superficie horizontal cuyo μs es de 0.34 y su μk es de 0.29. Halle la fuerza horizontal a aplicar para hacerlo salir del reposo.

8.- Un objeto cúbico de plomo (ρ= 11300 kg/m³) de 20 cm de lado descansa sobre una superficie horizontal cuyo coeficiente de fricción cinético es de 0.28. ¿Qué fuerza debe aplicarse ´para que el objeto se mueva con una aceleración de 1.2 m/s²?  RESP: 356.53 N

9.- Un niño hala una caja de 5 kg con una cuerda que describe 70° con respecto a la vertical. ¿Cuál debe ser la tensión en la cuerda para lograr mover la caja?