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Análisis de la fricción en un bloque sobre un plano inclinado, Apuntes de Politica Social

El análisis de un problema de mecánica relacionado con la fricción que actúa sobre un bloque colocado sobre un plano inclinado. Se explica detalladamente la metodología para determinar el valor mínimo de la fuerza p necesaria para que el bloque comience a moverse hacia arriba y para que continúe moviéndose hacia arriba. El documento incluye diagramas de cuerpo libre, planteamiento de ecuaciones de equilibrio, resolución del sistema de ecuaciones y consideraciones importantes sobre la orientación de los ejes y el uso de los coeficientes de fricción estático y cinético. Este análisis detallado puede ser útil para estudiantes de ingeniería o física que estén aprendiendo sobre mecánica y fricción.

Tipo: Apuntes

2018/2019

Subido el 22/06/2022

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Mecánica Clase del 31 de octubre de 2019
Fricción Universidad Panamericana
Jorge Alberto Martínez Contreras
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Problema 8.5 del libro “Mecánica Vectorial para Ingenieros - Estática” 11° edición.
8.5. Determine el valor mínimo de P necesario para a) que el bloque comience a moverse
hacia arriba y b) para que continúe moviéndose hacia arriba.
Figura P.8.5.
Solución:
Para determinar si un bloque está en equilibrio se debe plantear el problema en un inicio desde la
perspectiva de la estática, es decir, que las fuerzas netas sean iguales a cero. De satisfacer las
condiciones de equilibrio, se concluye que el objeto no se mueve, de lo contrario, se debe replantear
el problema, puesto que las condiciones corresponden a un problema de dinámica. Por lo anterior, se
recomienda analizar el efecto de la fricción en el bloque con la siguiente metodología:
1) Diagrama de cuerpo libre del bloque.
2) Planteamiento de las ecuaciones de equilibrio.
3) Resolver el sistema de ecuaciones.
4) Evaluar la fuerza de fricción en relación a la fuerza máxima que delimita las condiciones de
equilibrio.
5) Determinar si el planteamiento es correcto o calcular la fuerza de fricción cinética.
CONSIDERACIONES Y SUGERENCIAS.
A) Dado que la fuerza de fricción es perpendicular a la fuerza normal que presenta la superficie
sobre el bloque, se recomienda realizar una reorientación de los ejes coordenados. Esta
reorientación corresponde a la inclinación que tenga el plano de deslizamiento del bloque.
B) Suponga un sentido de la fuerza de fricción para plantear el problema.
Con las consideraciones anteriores y aplicando la metodología planteada, el proceso de solución
queda de la siguiente forma:
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¡Descarga Análisis de la fricción en un bloque sobre un plano inclinado y más Apuntes en PDF de Politica Social solo en Docsity!

Fricción Universidad Panamericana

Jorge Alberto Martínez Contreras

Problema 8.5 del libro “Mecánica Vectorial para Ingenieros - Estática” 11° edición.

8.5. Determine el valor mínimo de P necesario para a) que el bloque comience a moverse

hacia arriba y b) para que continúe moviéndose hacia arriba.

Figura P. 8. 5.

Solución:

Para determinar si un bloque está en equilibrio se debe plantear el problema en un inicio desde la perspectiva de la estática, es decir, que las fuerzas netas sean iguales a cero. De satisfacer las condiciones de equilibrio, se concluye que el objeto no se mueve, de lo contrario, se debe replantear el problema, puesto que las condiciones corresponden a un problema de dinámica. Por lo anterior, se recomienda analizar el efecto de la fricción en el bloque con la siguiente metodología:

1) Diagrama de cuerpo libre del bloque.

2) Planteamiento de las ecuaciones de equilibrio.

3) Resolver el sistema de ecuaciones.

4) Evaluar la fuerza de fricción en relación a la fuerza máxima que delimita las condiciones de

equilibrio.

5) Determinar si el planteamiento es correcto o calcular la fuerza de fricción cinética.

CONSIDERACIONES Y SUGERENCIAS.

A) Dado que la fuerza de fricción es perpendicular a la fuerza normal que presenta la superficie sobre el bloque, se recomienda realizar una reorientación de los ejes coordenados. Esta reorientación corresponde a la inclinación que tenga el plano de deslizamiento del bloque. B) Suponga un sentido de la fuerza de fricción para plantear el problema.

Con las consideraciones anteriores y aplicando la metodología planteada, el proceso de solución queda de la siguiente forma:

Fricción Universidad Panamericana

Jorge Alberto Martínez Contreras

40° 3 0° N

50 lb

Pmin

F

x

y

a) El bloque comience a moverse hacia arriba sobre el plano inclinado.

1) Diagrama de cuerpo libre.

2) Ecuaciones de equilibrio. Se plantean las ecuaciones con la consideración de la rotación

de los ejes para facilitar la solución, puesto que la fricción sólo aparecerá en la expresión de fuerzas en x, y la normal sólo aparecerá en las fuerzas en y:

3) Resolver sistema de ecuaciones de equilibrio. El sistema anterior está conformado por

dos ecuaciones con tres incógnitas (F, P y N), por lo cual se debe encontrar alguna relación que permita ampliar el sistema y se logre resolver.

La expresión adicional que se necesita se obtiene de la información expresada en la redacción del problema, la cual especifica que el momento de análisis es justo cuando el movimiento hacia arriba es inminente. El valor de la fricción en ese momento corresponde al punto máximo de oposición.

Por lo tanto:

De tal manera que el sistema queda de la siguiente forma:

Resolviendo mediante el método “despeje y sustitución” se tiene:

Agrupando y utilizando el valor del coeficiente de fricción estático se obtiene: