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5º Secundaria CyT
Curso: 5º Secundaria CyT > Unidad 3
Lección 3: Fricción y planos inclinados- ¿Qué es la fricción?
- Ideas intuitivas en la comparación de la fricción estática y cinética
- La fricción estatica y cinética. Ejemplo
- ¿Qué son los planos inclinados?
- Un problema de un sistema de masas sobre un plano inclinado
- Las componentes de la fuerza en un plano inclinado
- Hielo que se acelera en un plano inclinado
- La fuerza de fricción al mantener la velocidad constante
- La fuerza de fricción que mantiene al bloque estacionario
- Fuerzas y planos inclinados
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¿Qué son los planos inclinados?
Por lo general, las superficies no son perfectamente horizontales. ¡Aprende como lidiar con pendientes!
¿Qué son los planos inclinados?
Las resbaladillas de los parques, los caminos empinados y las rampas de los camiones de carga son todos ejemplos de planos inclinados. Las pendientes o los planos inclinados son superficies diagonales sobre las cuales los objetos pueden estar en reposo, deslizarse o rodar hacia arriba o hacia abajo.
Los planos inclinados son útiles ya que pueden reducir la cantidad de fuerza requerida para mover un objeto verticalmente. Son considerados una de las seis máquinas clásicas simples.
¿Cómo usamos la segunda ley de Newton para lidiar con los planos inclinados?
En la mayoría de los casos, resolvemos problemas que involucran fuerzas al usar la segunda ley de Newton para las direcciones vertical y horizontal. Pero para los planos inclinados, típicamente estamos preocupados con el movimiento paralelo a la superficie del plano inclinado, así que a menudo es más útil resolver la segunda ley de Newton para las direcciones paralela y perpendicular a la superficie inclinada.
Esto significa que típicamente estaremos usando la segunda ley de Newton para las direcciones perpendicular \perp y paralela \parallel a la superficie del plano inclinado.
Ya que la masa a menudo se desliza paralelamente a la superficie del plano inclinado y no se mueve perpendicularmente a esta, podemos casi siempre suponer que a, start subscript, \perp, end subscript, equals, 0.
¿Cómo encontramos las componentes \perp y \parallel de la fuerza de gravedad?
Dado que estaremos usando la segunda ley de Newton para las direcciones perpendicular y paralela a la superficie del plano inclinado, vamos a necesitar las componentes de la fuerza de gravedad en estas direcciones.
Las componentes de la fuerza de gravedad se muestran en el siguiente diagrama. Ten cuidado, la gente frecuentemente se confunde al determinar si debe usar el start text, s, e, n, o, end text o el start text, c, o, s, e, n, o, end text para una componente dada.
¿Cuál es la fuerza normal F, start subscript, N, end subscript para un objeto sobre un plano inclinado?
La fuerza normal F, start subscript, N, end subscript siempre es perpendicular a la superficie que ejerce la fuerza. Así que un plano inclinado ejercerá una fuerza normal perpendicular a su superficie.
Para que no haya aceleración perpendicular a la superficie del plano inclinado, las fuerzas deben estar balanceadas en esta dirección. Si miramos el diagrama de fuerzas mostrado a continuación, vemos que para asegurar que la fuerza neta en la dirección perpendicular sea igual a cero, la fuerza normal debe ser igual a la componente perpendicular de la fuerza de gravedad.
En otras palabras, para un objeto que se encuentra ya sea en reposo o deslizándose sobre un plano inclinado,
¿Cómo se ven algunos ejemplos resueltos que involucran planos inclinados?
Ejemplo 1: un trineo deslizándose en la nieve
Un niño se desliza sobre un trineo a través de una colina nevada. El ángulo que hace la colina con respecto a la horizontal es de theta, equals, 30, start superscript, o, end superscript y el coeficiente de fricción dinámica entre el trineo y la colina es mu, start subscript, d, end subscript, equals, 0, point, 150. La masa combinada del niño y el trineo es de 65, point, 0, start text, space, k, g, end text.
¿Cuál es la aceleración del trineo cuesta abajo?
Empezaremos por dibujar el diagrama de fuerzas.
Podemos usar la segunda ley de Newton en la dirección paralela al plano inclinado para obtener,
Ejemplo 2: una cochera empinada
Una persona está construyendo una casa y quiere saber qué tan empinada puede hacer su cochera de tal forma que, cuando se estacione, su automóvil no resbale. Sabe que el coeficiente de fricción estática entre las llantas y el concreto es de 0, point, 75.
¿Cuál es el ángulo máximo, medido desde la horizontal, con el que la persona puede hacer su cochera sin que su automóvil estacionado resbale?
Empezaremos por usar la segunda ley de Newton para la dirección paralela.
0, equals, m, g, start text, s, i, n, end text, theta, minus, F, start subscript, e, start text, space, m, a, with, \', on top, x, end text, end subscript, start text, left parenthesis, s, u, p, o, with, \', on top, n, space, q, u, e, space, end text, F, start subscript, e, end subscript, start text, space, e, s, space, i, g, u, a, l, space, a, space, s, u, space, v, a, l, o, r, space, m, a, with, \', on top, x, i, m, o, space, end text, F, start subscript, e, start text, space, m, a, with, \', on top, x, end text, end subscript, right parenthesis
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- Podrían hacerlo en español(9 votos)
- plano inclinado es igual a pendiente inclinada? ya que muchas veces eso confunde el planteamiento del problema(4 votos)
- "La fuerza de fricción estática se hará más y más grande conforme incrementes la pendiente de la cochera." porque?(1 voto)
- Se entiende a la fuerza de fricción como una "fuerza de agarre" por lo tanto, mientras mas inclinada sea la pendiente, mas "agarre" debe tener el objeto (hasta que se comience a deslizarse / supere la fuerza de fricción estática y se convierta en una dinámica) de ahí la existencia de la fuerza estatica maxima, que es cuando el objeto supera ese limite y comienza a desplazarse(1 voto)
- Uma questão que é a força de atrito que é exercida no plano inclinado(0 votos)
- Plano inclinado de 1er grado existe ?(0 votos)
- No estoy muy seguro, pero tiene pinta de ser algo relacionado con las formas de los triángulos.(0 votos)