Question

al caminar, el pie de una persona golpea el suelo con una fuerza F a un angulo 0 desde la vertical. El vector F se decompone en 2 componentes vectoriales Fg, que es paralela al suelo, y Fn que es perpendicular al suelo. Para que el pie no resbale, la fuerza Fr debe ser compensada por la fuerza opuesta Ff de la fricción; esto es Ff=Fg
a) Utilice el hecho de que |Ff|=u|Fn|, donde el simbolo u es el coeficiente de fricción, para demostrar que tan 0= u. El pie no resbará para ángulos menores o iguales que 0
b) Dado que u=0.6 para un tacón de hue que golpea una acera de asfalto, encuentre el angulo de "no resbalamiento"

Answer 1

  Las fuerzas de contacto se ejercen entre si debido a la interacción de las moléculas esta fuerzas en general tiene dos componentes, una componente perpendicular a la superficie llamada fuerza normal Fn y una fuerza tangencial llamada fuerza de rozamiento o de fricción Ff

La fuerza normal: aparece siempre que se presione un objeto contra una superficie. Esta fuerza equilibra la fuerza equilibra la fuerza que pudiera acelerar el cuerpo por la superficie, evitando que los dos materiales se penetren.

La fuerza tangencial de fricción: se debe a interacciones moleculares que tienden a mantener unidas porciones cercanas de superficies y también al enganche de la rugosidad.

Entonces que fuerzas se ejerce cuando una persona camina hacia la derecha por ejemplo?

En cuanto una persona inicia a caminar cuatro fuerzas perpendiculares entre si salen a relucir, dos de ella fueron las anteriormente descrita, las otras dos son su opuesto que se debe a la tercera ley de Newton, es decir debido a la acción y reacción. El opuesto de la fuerza normal y que la equilibra es la fuerza de la gravedad (mg). Mientras que para la fuerza de fricción se genera otra que lo equilibra que seria Fg. (El diagrama del cuerpo libre para los casos A y B esta en la imagen anexa).

A) La fuerza Ff impide el movimiento relativo es decir evita que la persona se resbale (este caso es fricción estática) al ser equilibrada por la fuerza Fg. A medida que Fg incremente también va aumentando la fricción estática hasta que Ff alcanza un valor máximo y cuando esto sucede el objeto esta apunto de deslizar.    

El valor máximo que alcanza que alcanza la fuerza de fricción estática es proporcional al valor de la fuerza normal.

$Ff_{max}=uFn$

Para que la persona no resbale se debe cumplir que:

0≤Ff≤uFn

u no depende del angulo de la componente es un valor constante en este caso los ángulos de los vectores (Las fuerza) son perpendiculares entre si.

B) Este caso plante un calzado con tacones es decir hay dos puntos de contacto cuando la persona esta parada (ver diagrama). Como ya se aclaro el valor de u no depende de un angulo para que la persona no resbale siempre se debe cumplir que:

0≤Ff≤uFn