lunes, 15 de octubre de 2018

Dinámica – 39 Fuerza de rozamiento

Dinámica 39. Nicolás tira de su carrito con la caja de sus juguetes encima, aplicándole una fuerza de 30 N como se muestra en la figura.
El carrito tiene 10 kg, la caja 2 kg. Despreciando el rozamiento del carrito contra el piso, y asumir que la caja y el carrito no deslizan entre sí, hallar:





a- La aceleración del conjunto.

DCL



Ecuaciones de Newton

Carrito según x ----- > ∑F = Fx - FrozJC = mC a
Carrito según y ----- > ∑F = NC + Fy – PC – FJC = 0
Juguetes según x ----- > ∑F = FrozCJ = mJ a
Juguetes según y ----- > ∑F = FCJ  – PJ = 0

donde
F = fuerza externa
Fx = F cos 37º
Fy = F sen 37º
FrozJC = fuerza de rozamiento estático máximo entre los juguetes y el carrito = μe FJC
FrozCJ = fuerza de rozamiento estática máxima entre el carrito y los juguetes = μe FCJ
| FrozJC | = | FrozCJ | par de acción-reacción
μe = coeficiente de rozamiento estático entre los juguetes y el carrito  (los juguetes no se deslizan)
FJC = fuerza ejercida por los juguetes sobre el carrito
FCJ = fuerza ejercida por el carrito sobre los juguetes
| FCJ | = | FJC | par de acción-reacción
NC = fuerza que ejerce el piso sobre el carrito
mC = masa del carrito = 10 kg
mJ = masa de los juguetes = 2 kg
PC = peso del carrito = mC g = 10 kg 10m/s2 = 100 N
PJ = peso de los juguetes = mJ g = 2 kg 10m/s2 = 20 N
a = aceleración del sistema

Sumando las ecuaciones según x del carrito y los juguetes y despejando a

a = F cos 37 / (mC + mJ) = 30 N cos37 / (10kg + 2kg) = 2 m/s2 < --------- aceleración del Sistema


b- El mínimo valor del coeficiente de rozamiento (¿cuál?) entre la caja y el carrito, para que no se despegue del mismo.

Reemplazando y despejando FrozCJ de la ecuación según x de los juguetes
FrozCJ = mJ a = 2 kg 2 m/s2 = 4 N

Reemplazando y despejando FCJ  de la ecuación según y de los juguetes
FCJ = PJ = 20 N

FrozCJ max = μe FCJ = μe 20 N

Igualando
4 N = μe 20 N

Despejando μe

μe = 4 N / 20 N = 0,2  < ------------ coeficiente de rozamiento estático entre el carrito y los juguetes

4 comentarios:

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  2. Hola, disculpe . No entendí porqué en el punto b) la FrozCJ max es la misma que la de la situación planteada en el problema, es decir 4N. O sea no entendí cómo sabia que la Froz max era 4N.

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  3. La froz max estática = μe N
    La Froz estática crece hasta llegar a su valor máximo, a partir de ese valor los juguetes se mueven respecto del carrito y pasa de ser Froz estática a Froz dinámica.
    Si los jueguetes se mueven con el carrito tiene la misma aceleración.
    La Froz es la fuerza neta actuante sobre los juguetes (ver DCL de los jueguetes) = mJ * a = 4 N

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