Leyes de newton: aplicaciones y tiposde fricción

Leyes de newton: aplicaciones y tiposde fricción

Aplicaciones de las leyes del movimiento de newton en la vida cotidiana

Cuando un cuerpo está en movimiento, presenta una resistencia porque el cuerpo interactúa con su entorno. Esta resistencia es una fuerza de fricción. La fricción se opone al movimiento relativo entre sistemas en contacto, pero también nos permite movernos, un concepto que se hace evidente si se intenta caminar sobre el hielo. La fricción es una fuerza común pero compleja, y su comportamiento aún no se entiende del todo. Aun así, es posible entender las circunstancias en las que se comporta.

Hay varias formas de fricción. Una de las características más sencillas de la fricción por deslizamiento es que es paralela a las superficies de contacto entre los sistemas y siempre está en una dirección que se opone al movimiento o intento de movimiento de los sistemas entre sí. Si dos sistemas están en contacto y se mueven uno respecto al otro, la fricción entre ellos se denomina fricción cinética. Por ejemplo, la fricción frena el deslizamiento de un disco de hockey sobre el hielo. Cuando los objetos están inmóviles, la fricción estática puede actuar entre ellos; la fricción estática suele ser mayor que la fricción cinética entre dos objetos.

Segunda ley de la fricción

Los alumnos pueden creer que los objetos en movimiento tienden a frenarse y a detenerse. Explique el concepto de fricción. Hable de los objetos del espacio exterior, donde no hay atmósfera ni gravedad. Pide a los alumnos que describan el movimiento de esos objetos.

[BL][OL][AL] Hable de diferentes pares de superficies y de cómo cada una de ellas presenta diferentes niveles de fricción. Pide a los alumnos que den ejemplos de superficies lisas y rugosas. Pregúnteles dónde puede ser útil la fricción y dónde puede ser indeseable.

[OL] [AL] Pida a los alumnos que den diferentes ejemplos de sistemas en los que se producen múltiples fuerzas. Dibuje diagramas de cuerpo libre para ellos. Incluya la fuerza de rozamiento. Destaca la dirección de la fuerza de rozamiento.

A primera vista, esta ley puede parecer que contradice tu experiencia cotidiana. Seguramente habrás observado que un objeto en movimiento suele reducir su velocidad y detenerse a menos que se haga algún esfuerzo para mantenerlo en movimiento. La clave para entender por qué, por ejemplo, una caja que se desliza se ralentiza (aparentemente por sí sola) es comprender primero que una fuerza externa neta actúa sobre la caja para que ésta se ralentice. Sin esta fuerza externa neta, la caja seguiría deslizándose a una velocidad constante (tal y como establece la primera ley del movimiento de Newton). ¿Qué fuerza actúa sobre la caja para frenarla? Esta fuerza se llama rozamiento. La fricción es una fuerza externa que actúa en sentido contrario a la dirección del movimiento (véase la figura 4.3). Piensa en el rozamiento como una resistencia al movimiento que ralentiza las cosas.

Fricción estática

Cuando las superficies en contacto se mueven una respecto a la otra, la fricción entre las dos superficies convierte la energía cinética en energía térmica (es decir, convierte el trabajo en calor). Esta propiedad puede tener consecuencias dramáticas, como ilustra el uso de la fricción creada al frotar trozos de madera para encender un fuego. La energía cinética se convierte en energía térmica siempre que se produce un movimiento con fricción, por ejemplo cuando se agita un fluido viscoso. Otra consecuencia importante de muchos tipos de fricción puede ser el desgaste, que puede provocar la degradación del rendimiento o el daño de los componentes. La fricción es un componente de la ciencia de la tribología.

La fricción es deseable e importante para proporcionar tracción y facilitar el movimiento en tierra. La mayoría de los vehículos terrestres dependen de la fricción para acelerar, desacelerar y cambiar de dirección. Las reducciones repentinas de la tracción pueden provocar pérdidas de control y accidentes.

La fricción no es en sí misma una fuerza fundamental. La fricción en seco surge de una combinación de adhesión entre superficies, rugosidad de la superficie, deformación de la superficie y contaminación de la superficie. La complejidad de estas interacciones hace que el cálculo de la fricción a partir de los primeros principios sea poco práctico y hace necesario el uso de métodos empíricos para el análisis y el desarrollo de la teoría.

Aplicaciones de las leyes de newton

Sabemos que una fuerza neta afecta al movimiento, la posición y la forma de un objeto. Llegados a este punto, resulta útil examinar algunas fuerzas especialmente interesantes y comunes que nos proporcionarán más aplicaciones de las leyes del movimiento de Newton. En concreto, hablaremos de las fuerzas de rozamiento, arrastre de aire o líquido y deformación.

La fricción es una fuerza que resiste el movimiento entre dos superficies que se deslizan una contra otra. Cuando las superficies en contacto se mueven una respecto de la otra, la fricción entre las dos superficies convierte la energía cinética en calor. Esta propiedad puede tener un efecto espectacular, como se ve en el uso de la fricción creada al frotar trozos de madera para encender un fuego. La fricción no es en sí misma una fuerza fundamental, sino que surge de las fuerzas electromagnéticas fundamentales entre las partículas cargadas que constituyen las dos superficies en contacto.

Otra fuerza interesante en la vida cotidiana es la fuerza de arrastre sobre un objeto cuando se mueve en un fluido (ya sea gas o líquido). Esta fuerza de arrastre se siente cuando se mueve la mano por el agua o por el viento. Al igual que la fricción, la fuerza de arrastre es una fuerza que se opone al movimiento. Como veremos en unidades posteriores, la fuerza de arrastre es proporcional a la velocidad del objeto que la atraviesa. Vemos un ejemplo ilustrado de la fuerza de arrastre en.

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