Cálculo de la fuerza necesaria para mover un objeto por una pendiente
En física, cuando las fuerzas de fricción están actuando en una superficie inclinada tal como una rampa, el ángulo de la rampa se inclina la fuerza normal en un ángulo. Cuando se trabaja a cabo las fuerzas de fricción, es necesario tener en cuenta este hecho.
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Fuerza normal, NORTE, es la fuerza que empuja hacia arriba contra un objeto, perpendicular a la superficie del objeto está en reposo en. La fuerza normal no es necesariamente igual a la fuerza debida a la gravedad que es la fuerza perpendicular a la superficie de un objeto se desliza sobre. En otras palabras, la fuerza normal es la fuerza de empuje las dos superficies juntas, y el más fuerte es la fuerza normal, más fuerte es la fuerza debida a la fricción.
¿Qué pasa si usted tiene que empujar un objeto pesado por una rampa? Digamos, por ejemplo, usted tiene que mover un refrigerador. ¿Quieres ir de camping, y debido a que espera para coger un montón de peces, decide tomar su refrigerador de 100 kilogramos con usted. El único problema es conseguir el refrigerador en su vehículo (véase la figura). El refrigerador tiene que subir una rampa de 30 grados que pasa a tener un coeficiente estático de fricción con el refrigerador de 0,20 y un coeficiente cinético de fricción de 0,15. La buena noticia es que usted tiene dos amigos para ayudarle a mover la nevera. La mala noticia es que se puede suministrar a 350 newtons de fuerza cada uno, por lo que sus amigos pánico.
La fuerza mínima necesaria para empujar ese refrigerador por la rampa tiene una magnitud Fempujar, y tiene que contrarrestar la componente del peso de la actuación refrigerador a lo largo de la rampa y la fuerza debida a la fricción.
El primer paso en este problema es la de resolver el peso de la nevera en componentes paralelos y perpendiculares a la rampa. Echar un vistazo a la figura, que muestra el refrigerador y las fuerzas que actúan sobre ella. El componente del peso de la nevera a lo largo de la rampa es
y el componente del peso del refrigerador perpendicular a la rampa es
Cuando se conoce el componente del peso a lo largo de la rampa, se puede calcular la fuerza mínima necesaria para empujar el refrigerador por la rampa. La fuerza mínima tiene que superar la fuerza estática de fricción que actúa por la rampa y el componente del peso del refrigerador que actúa por la rampa, por lo que la fuerza mínima es
La siguiente pregunta es, “¿Cuál es la fuerza de fricción, FF?”En caso de utilizar el coeficiente estático de fricción o el coeficiente cinético de fricción? Debido a que el coeficiente de rozamiento estático es mayor que el coeficiente cinético de fricción, el coeficiente estático es su mejor opción. Después de que usted y sus amigos conseguir el refrigerador para empezar a moverse, puede mantenerlo en movimiento con menos fuerza. Debido a que usted va a utilizar el coeficiente de fricción estático, puede obtener FF de esta manera:
También necesita la fuerza normal, Fnorte, continuar. Fnorte es igual y opuesta a la componente del peso del refrigerador que actúa perpendicularmente a la rampa. El componente del peso del refrigerador que actúa perpendicularmente a la rampa es
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por lo que se puede decir que la fuerza normal que actúa sobre el refrigerador es
Video: Fuerza de Fricción o rozamiento Coeficiente de fricción - Friction force
Puede verificar esto al permitir theta ir a cero, lo que significa que Fnorte se convierte mg, como debería.
La fuerza de rozamiento estático, FF, a continuación, está dada por
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Así la fuerza mínima necesaria para superar la componente del peso que actúa a lo largo de la rampa y la fuerza estática de fricción está dada por
Ahora sólo tiene que enchufar en los números:
Es necesario 660 newtons de fuerza para empujar el refrigerador por la rampa. En otras palabras, sus dos amigos, que pueden ejercer 350 newtons cada uno, son suficientes para el trabajo.