Question

5. Una caja de 15,0 kg de masa se coloca en reposo sobre una superficie horizontal. Los coeficientes de fricción entre la caja y el piso son µs=0,300 y µk=0,200. Sobre la caja comienza a actuar una fuerza horizontal cuya magnitud se incrementa lentamente desde cero. Construya la gráfica fuerza de fricción – fuerza aplicada.

Answer 1

La fuerza de rozamiento es igual a la fuerza aplicada hasta que la fricción inercial es vencida y luego tiene un valor fijo.

Si la fuerza empieza en 0 y sube lentamente, deberá vencer la fuerza de fricción estática para poner al bloque en movimiento, cuyo valor es:

$r_e=\mu_s.N=mg\mu_s=0.3.15kg.9,81\frac{m}{s^2}=44,1N$

Mientras la fuerza de tracción sea menor a ese valor, la fuerza de rozamiento será igual a la de tracción haciendo que el bloque permanezca en reposo.

Una vez que el bloque se ha puesto en movimiento, la fuerza de rozamiento adquiere un  valor fijo igual a la fuerza de fricción dinámica:

$r_d=\mu_k.N=m.g\mu_k=0,2.9,81\frac{m}{s^2}.15kg=29,4N$

Y queda el gráfico de la imagen adjunta donde representamos en el eje horizontal la fuerza de tracción y en el vertical la fuerza de rozamiento. La gráfica roja corresponde a la fuerza de rozamiento previa al inicio del movimiento mientras que el tramo naranja corresponde al bloque en movimiento.