Cap. 5- Aplicaciones de las leyes de Newton: Fricción, movimiento circular y arrastre.

Cap. 5- Aplicaciones de las leyes de Newton: Fricción, movimiento circular y arrastre.

1. Aplicaciones de las leyes de Newton que implican fricción

   • La fricción va implicada en la mayoría de casos, por eso debe tenerse en cuenta
   • La fricción es aquella que opone el movimiento entre dos superficies sólidas
     • La fricción cinética es la que en el movimiento de un objeto actúa en sentido opuesto a la velocidad del objeto
       • La fuerza de fricción es aproximadamente proporcional a la fuerza normal entre las dos superficies, de manera que es escribimos la proporcionalidad entre la fuerza de fricción y la fuerza normal, a través de una constante de proporcionalidad
     • La fricción estática se refiere a una fuerza paralela a las dos superficies de contacto y surge aún si las superficies no se están deslizando
       • Ejm: Si se quiere mover una mesa aplicando una fuerza horizontal, la mesa al principio no se moverá debido a la fricción estática, después de aplicada una fuerza mayor la mesa cede y pasa a fricción cinética
         • Por lo tanto se ha excedido la fuerza máxima de fricción estática:

2. Movimiento circular uniforme: Cinemática

   • Un objeto se moverá en una trayectoria curva si la fuerza neta actúa en un ángulo con respecto a la dirección del movimiento
     • la magnitud de la velocidad siempre permanecerá igual pero su dirección mantiene en cambio, esto es debido a una fuerza llamada aceleración centrípeta
       • Un objeto que se mueve en un círculo de radio r con rapidez constante v tiene una aceleración que está dirigida hacia el centro del círculo
     • El movimiento circular se le describe en términos de la frecuencia, es decir el número de revoluciones por segundo
       • El periodo es el tiempo requerido para completar una revolución, así están relacionados por:

3. Dinámica del movimiento circular uniforme

   • Para mover un objeto de acuerdo a la segunda ley de Newton es necesaria una fuerza neta no nula actuando sobre él, es decir el movimiento circular necesita una aceleración centrípeta
     • Así la fuerza neta también es dirigida hacia el centro del círculo

4. Curvas en las carreteras: Peraltadas y sin peraltes

   • En un auto al dar una curva es normal que el pasajero se sienta lanzado hacia afuera, lo que pasa es que el pasajero tiende a moverse en línea recta mientras el auto sigue la curva
     • el auto experimenta una fuerza de fricción entre los neumáticos y el pavimento, si las ruedas giran normalmente sin deslizarse la parte inferior del neumático está en reposo respecto del camino en cada instante
       • Por lo tanto la fuerza de fricción es estática, si esta fuerza no es suficiente para mantener el auto en la curva este se deslizará o derrapará
         • Para reducir deslizamientos el peralte ayuda,
           • La fuerza normal ejercida por el camino peraltado tendrá una componente hacia el centro del círculo, esta es igual a la fuerza requerida para darle al vehículo la aceleración centrípeta necesaria

5. Movimiento circular no uniforme

   • En un movimiento circular la fuerza neta sobre un objeto se ejerce hacia el centro, si esta no está dirigida hacia el centro sino que forma un ángulo dado con la trayectoria
     • la fuerza y aceleración tendrá dos componentes, la que se dirige hacia el centro y la componente tangencial
       • La aceleración tangencial y centrípeta son siempre perpendiculares entre sí y sus direcciones cambian conforme el objeto se mueve
         • El vector aceleración total es la suma:

6. Fuerzas dependientes de la velocidad: Arrastre y velocidad terminal

   • La fuerza de arrastre es aquella resistencia o fricción entre un objeto y el medio por donde se mueve, y esta depende de la velocidad del objeto
     • Se puede realizar para objetos con muy baja rapidez:
       • y para objetos con alta rapidez:
   • Conforme un objeto cae incrementa su rapidez y fuerza de resistencia, ello reduce la aceleración, la velocidad continúa creciendo pero a una tasa menor
     • En este punto se alcanza la velocidad terminal y esta es constante hasta que toca el suelo, su valor se obtiene con:

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