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Empujamos, comprimiendo un muelle, dos bloques
apoyados en un plano horizontal de masas m1= 8 kg;
m2=12 kg y coeficientes de rozamiento c1=
0,4 y c2= 0,5
A medida que apretamos se van generando fuerzas de rozamiento
y fuerzas entre los dos bloques.
Calcula:
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a) La fuerza de rozamiento máxima entre los dos bloques y el
suelo.
b) Si empujamos con una fuerza de 50 N, ¿con qué fuerza
el bloque 1 empuja al 2?
¿ Cuál será la fuerza de rozamiento del bloque
dos?.¿Se moverán los dos bloques?
c) La aceleración de los bloques cuando empujamos con una fuerza
de 150 N.
d) La fuerza de acción y reacción entre los bloques cuando
la F= 150 N.
Ayuda a la resolución del
problema 8
1.- Memorización de datos
y adecuación al S.I.
Haz un esquema en tu libreta (puedes ayudarte de esta escena-simulación
) y memoriza los datos: escribe en una tabla los valores que tienes
y deja un ? para los que te piden.
Expresa sus valores en el S.I.
Conocemos |
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Queremos conocer |
Tabla de soluciones |
Masa cuerpo 1 |
8 kg |
Fr 1 máx |
? |
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Masa cuerpo 2 |
12 kg |
Fr 1 máx |
? |
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Coef. roz.1 |
0,4 |
Fr 1, Fr 2 (variables) |
? |
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Coef. roz. 2 |
0,5 |
F 1/2 |
? |
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F.empuje |
150 N |
aceleración. |
? |
2.- Teoría y fórmulas
posiblemente necesarias
El peso se neutraliza con la reacción
normal, por lo tanto no existe fuerza neta en el eje vertical.
S Fy =0
N1 = peso1; N2 = peso 2.
En sentido horizontal a medida
que presionamos se van generando Froz. y fuerzas entre los bloques
F1/2 = - F2/1
(La fuerza que ejerce el primer bloque sobre el segundo
es igual y opuesta a la fuerza que el segundo ejerce sobre el primero).
Fr1<=
coef.roz1· N (pero, ojo, mientras
no se alcanza el máximo, la Fr es
variable).
A medida
que presionamos se genera la fuerza de rozamiento en el bloque uno
que va neutralizando la fuerza exterior que presiona. Al sobrepasar
la fuerza de empuje el valor de la Fr1 máx
se comienza a ejercer una presión sobre el segundo bloque y
esta fuerza neta sobre el segundo bloque es neutralizada por la Fr2,
con lo que el sistema no se mueve hasta que se sobrepase la Fr2máx.
Durante este tiempo: F1/2 = F - Fr1
En el momento en que se mueven los dos bloques unidos con la misma
aceleración la fuerza que ambos bloques ejercen entre si, son
iguales pero ahora F1/2 = F- Fr1-
m1·a
El enfoque global del sistema
con los dos bloques moviéndose será:
S
F= (m1 + m2) ·a
La fuerza neta suma de todas las fuerzas externas comunicará
a la masa total una aceleración.
3.- Plan de resolución
y preguntas oportunas
¿Puede ser que ejerciendo fuerza sobre el primer bloque
ésta no se transmita al segundo?
¿Se distinguen las fuerzas externas al sistema
de las internas?
¿Se neutralizan entre si las fuerzas internas
verticales y horizontales?
Observa que mientras no se mueven (a= 0), F1/2
= F externa - Fr1,
pero luego al moverse ya no es así.
¿Por qué?
¿Se moverán los dos bloques con la misma
aceleración?
Escribe la ecuación F= m·a para los dos
bloques y calcula la aceleración.
4.- Simulación interactiva
Recrea en esta escena las condiciones
del problema.
Utiliza la escena para ver los valores de F1/2
, Fr1
y
Fr2
variando el valor de la presión.
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