Problema 10. Un bloque de 25 kg está inicialmente en reposo sobre una superficie horizontal. Se necesita una fuerza horizontal de 75 N para poner el bloque en movimiento. Después de que empiece a moverse se necesita una fuerza de 60 N para mantener al bloque en movimiento con velocidad constante.
Determine los coeficientes de fricción estática y cinética a partir de esta información.
Lo primero que debemos hacer, es marcar un eje de referencia, hacia arriba el sentido del Eje Y y hacia la derecha el sentido del Eje X.
El siguiente paso será el diseño del diagrama del cuerpo libre del objeto, para que así nos podamos hacer una idea de las interacciones de las fuerzas con el objeto.
El enunciado del problema nos indica que hace falta una fuerza de 75 N para poder hacer que el objeto en cuestión, se mueva, por ello, la fuerza que se opone al movimiento es una fuerza de rozamiento estática.
Aplicamos la segunda Ley de Newton.
Eje X:
Aplicamos la segunda Ley de Newton.
Eje X:
Donde la fuerza de rozamiento estática es:
Y la fuerza que se ejerce sobre el objeto vale 75 N según indica el problema, por lo tanto, se obtiene:
Para obtener la fuerza de la normal, usamos la segunda Ley de Newton en el Eje Y.
Eje Y:
Despejamos la fuerza de la normal:
Sustituimos el valor de la fuerza normal en la ecuación (I) para obtener el coeficiente de rozamiento estático:
Una vez obtenido el coeficiente de rozamiento estático, pasamos a hallar el coeficiente de rozamiento dinámico.
Para ello, nos centramos en el dato que nos da en enunciado sobre la fuerza que hace falta para que el objeto siga moviéndose, en este caso, 60 N.
Al estar el objeto ya en movimiento, la fuerza que se opone a tal movimiento es una fuerza de rozamiento dinámica.
Aplicamos la segunda Ley de Newton.
Eje X:
Donde la fuerza de rozamiento dinámica es:
Y la fuerza que se ejerce sobre el objeto vale 60 N según indica el problema, por lo tanto, se obtiene:
La fuerza normal no cambia, por lo tanto:
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