En esta serie de ejercicios resueltos, exploraremos una variedad de problemas que ilustran la aplicación de la fricción en diferentes contextos. Desde calcular la fuerza de fricción necesaria para detener un objeto en movimiento hasta determinar la aceleración de un cuerpo sobre una superficie inclinada, estos ejercicios proporcionarán una base sólida para abordar problemas relacionados con la fricción en diversas situaciones.

1

Un objeto de 40 N descansa sobre una superficie horizontal. Encuentra la fuerza normal que actúa sobre el objeto.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Fuerza normal para friccion estatica en un plano horizontal

 

2Calculamos la fuerza neta vertical para el sistema, ya que no hay fuerzas horizontales actuando


3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero

 

4Despejando se obtiene

2

Un objeto de 40 N descansa sobre una superficie horizontal y es jalado por una fuerza de 20 N que forma un ángulo de con la horizontal. Encuentra la fuerza normal que actúa sobre el objeto.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Diagrama de cuerpo libre para un cuerpo con una fuerza de tension

 

2Calculamos la fuerza neta vertical para el sistema


3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero

 

4Despejando se obtiene

3

Un objeto de 40 N descansa sobre una superficie horizontal y es empujado por una fuerza de 30 N que forma un ángulo de con la horizontal. Encuentra la fuerza normal que actúa sobre el objeto.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Diagrama de cuerpo libre para un curpo que se empuja

 

2Calculamos la fuerza neta vertical para el sistema


3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero

 

4Despejando se obtiene

4

Un bloque de 100 N está en reposo en un plano inclinado de . Encuentra la fuerza normal.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Diagrama de cuerpo libre para la normal de un bloque en reposo en un plano inclinado

 

2Calculamos la fuerza neta vertical para el sistema


3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero

 

4Despejando se obtiene

5

Encuentra el ángulo máximo de la pendiente de un plano inclinado de manera que un bloque de peso W se mantenga en reposo.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Angulo maximo para permanecer en reposo en un plano inclinado

 

2Calculamos la fuerza neta horizontal y vertical



3Como el sistema se encuentra en equilibrio, las fuerzas netas son iguales a cero


 

4Despejando , se obtiene

 

5Realizando el cociente obtenemos

 

6Así, el ángulo máximo es

6

Un objeto de 60 N descansa sobre una superficie horizontal y requiere un tirón de 15 N para comenzar a moverse. Encuentra el coeficiente de fricción estática.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Diagrama de cuerpo libre para fricción cinetica

 

2Calculamos las fuerzas netas horizontal y vertical para el sistema



3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero. Despejando se obtiene

 

4Para encontrar el coeficiente de fricción estática, utilizamos la fórmula

7

Un objeto de 40 N se mueve a velocidad constante sobre una superficie horizontal para lo cual requiere una fuerza tirón de 5 N. Encuentra el coeficiente de fricción cinética.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Coeficiente de friccion cinetica

 

2Calculamos las fuerzas netas horizontal y vertical para el sistema



3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero. Despejando se obtiene

 

4Para encontrar el coeficiente de fricción cinética, utilizamos la fórmula

8

Se emplea un empuje F, en un ángulo de por encima de la horizontal para empujar horizontalmente hacia la derecha un bloque de 70 N de manera que su velocidad sea constante. Si , encuentra la magnitud de F.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Friccion cinetica

 

2Calculamos las fuerzas netas horizontal y vertical para el sistema



3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero. Despejando la última ecuación se tiene

 

4En la primera ecuación sustituimos

 

5Ahora sustituimos el valor de obtenido en la segunda ecuación

 

6Resolviendo para se obtiene

9

Un objeto de peso 50 N se encuentra en reposo sobre un plano inclinado a . Si , encuentra la fuerza F paralela al plano y dirigida hacia arriba que hará que el bloque se mueva hacia arriba.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Friccion hacia arriba en plano inclinado

 

2Calculamos las fuerzas netas horizontal y vertical para el sistema



3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero. Despejando la última ecuación se tiene

 

4En la primera ecuación sustituimos y

10

Un objeto de peso 50 N se encuentra en reposo sobre un plano inclinado a . Si , encuentra la fuerza F paralela al plano y dirigida hacia arriba que hará que el bloque se mueva hacia abajo.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Friccion hacia abajo en plano inclinado

 

2Calculamos las fuerzas netas horizontal y vertical para el sistema



3Como el sistema se encuentra en equilibrio, la fuerza neta es igual a cero. Despejando la última ecuación se tiene

 

4En la primera ecuación sustituimos y

¿Te ha gustado este artículo? ¡Califícalo!

4,34 (122 nota(s))
Cargando...
gaspar

Gaspar

Soy matemático y es un placer poder compartir mi gusto por las matemáticas.