DINÁMICAEstudia causas del

movimiento que se rige por

LEYES DE NEWTON

Inercia Acción y ReacciónFundamental de la dinámica

tipos

El peso

La tensión

La normal

Puedenproducir

Aceleración

tienen

Módulo

Sentido

Dirección

Fuerza

COLEGIO ADVENTISTA DE LA SERENADEPTO. DE MATEMÁTICAS Y FÍSICA DOCENTE: HERNÁN ALEXIS AROS NÚÑEZ

Aprendizajes esperados

• Comprender el concepto de fuerza de roce.

• Aplicar los conceptos de roce estático y roce cinético.

• Comprender el concepto de fuerza elástica.

Pregunta oficial PSU

Un bloque que pesa 20 N se empuja sobre la cubierta horizontal de una mesa con una fuerza de 18 N. El coeficiente de roce cinético entre el bloque y la cubierta es 0,4.¿Cuál es la aceleración del bloque? (Considere la aceleración de gravedad igual a 10 )

A) 0,5

B) 1,0

C) 5,0

D) 9,0

E) 10,0

Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2010

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1. Fuerza de roce

2. Roce estático

3. Roce cinético

4. Fuerza elástica

1. Fuerza de roce

• Se opone al movimiento entre superficies en contacto.• Es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el cuerpo.• Depende del material de las superficies en contacto.

1.1 Características

1. Fuerza de roce

Aplicada a nuestra vida cotidiana:

roceF

F

P

N

1. Fuerza de roce

Nμfroce

DCL de la fuerza de roce:

Para calcular la fuerza de roce:

malFuerza norN

e de roceCoeficientμ

:

:

:Donde

Las unidades utilizadas para la fuerza de roce: dinaDinaSGC

NNewtonIS

:...

:..

Ejercicios

5. En general, la fuerza de roce puede expresarse como froce= µ·N, donde µ es el coeficiente de roce y N es la fuerza normal.

Se puede afirmar que el coeficiente de roce

I) es un número adimensional. II) es independiente de la fuerza de roce y la normal.III) depende del tipo de superficies en contacto.

Es(son) correcta(s)

A) sólo I. B) sólo II.C) sólo III.D) sólo I y II.E) I, II y III.

Ejercicio 5 guía Dinámica II: Fuerza de roce EConocimiento

1. Fuerza de roce

• ESTÁTICOActúa cuando el cuerpo está en reposo.

• CINÉTICOActúa cuando existe un movimiento relativo entre las superficies en contacto.

1.2 Tipos

2. Roce estático

Nμf SS

Su DCL es N

P

roceF

F

Ejemplo: Cuerpo en reposo

F

• Es una fuerza de reacción.• Es una fuerza variable.• Posee un valor máximo, que se calcula como:

2.1 Características

2. Roce estático

La fuerza de roce estático tiene un valor máximo (límite) cuando el cuerpo está a punto de moverse.

Ejercicios

10. Un bloque de 100 [kg] de masa es empujado con una fuerza horizontal de 80[N] paralela a la superficie. Si el bloque está en reposo y el coeficiente de roce estático entre el bloque y la superficie es 0,12, el módulo de la fuerza de roce es

A) 0 [N]B) 40 [N]C) 60 [N]D) 80 [N]E) 120 [N]

Ejercicio 10 guía Dinámica II: Fuerza de roce

DAplicación

1F

KF

Nμf KK Ejemplo: Cuerpo en movimiento

12 FF

3.1 Características

• No es una fuerza de reacción.• Es una fuerza constante.• Posee un valor único, que se calcula como:

.cteFK

.cteFK

La fuerza de roce cinético es siempre menor que la fuerza de roce estático máxima.

3. Roce cinético

Ejercicios

9. Sobre un plano horizontal se empuja un cuerpo de 10 [N] de peso con una fuerza constante, paralela al plano, cuyo valor es 4 [N]. Si el cuerpo mantiene una velocidad constante de 5 .¿Cuál es el coeficiente de roce entre el plano y el cuerpo?

A) 0,20B) 0,25C) 0,30D) 0,40E) 0,50

Ejercicio 9 guía Dinámica II: Fuerza de roce

DAplicación

s

m

4. Fuerza elástica

• Es la fuerza de reacción que actúa para devolver un resorte o elástico a su longitud natural.

• Los resortes o elásticos ejercen fuerzas que empujan en contra del desplazamiento, respecto de su posición de equilibrio.

eF

P

4.1 Características

Los cuerpos elásticos se deforman ante la acción de una fuerza, volviendo a su forma original una vez que dicha fuerza deja de actuar.

4. Fuerza elástica

La fuerza elástica está asociada a la constante de elasticidad del cuerpo y a la deformación producida.

Δx (deformación)

F (Módulo de la fuerza)

Gráficamente:

Ley de Hooke

eF

P

x

xkFe

4.2 Ley de Hooke

El signo “-” indica que la fuerza elástica se opone a la deformación.

Ejemplo

xΔkF

gmPF

e

D

eF

P

x

Para calcular la constante k:

Δx

gmk

gmΔxk

FF De

Sea FD la fuerza deformadora y Fe la fuerza elástica.

La constante k tiene unidades en S.I.

m

N

Ejercicios

8. Si un resorte se estira 10 [cm] cuando se cuelga de él un cuerpo de 500 [g], entonces su constante de rigidez es

A) 5

B) 10

C) 15

D) 25

E) 50

Ejercicio 8 guía Dinámica II: Fuerza de roce

m

N

m

N

m

N

m

N

m

N

EAplicación

Un bloque que pesa 20 N se empuja sobre la cubierta horizontal de una mesa con una fuerza de 18 N. El coeficiente de roce cinético entre el bloque y la cubierta es 0,4.¿Cuál es la aceleración del bloque? (Considere la aceleración de gravedad igual a 10 )

A) 0,5

B) 1,0

C) 5,0

D) 9,0

E) 10,0

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Pregunta oficial PSU

CAplicación

En PSU debes considerar la fuerza de roce sólo cuando se haga explícito en el problema.

Síntesis de la clase

Asociada a resortes y elásticos

xkFe

tipos

Fuerza de roce Fuerza elástica

tienen

Módulo

Sentido

Dirección

AceleraciónPuedenproducirFUERZA

Estático Cinético

Nss f

Valor máximo

NKK f

Valor único

Asociada a superficies en contacto