MATERIA: FISICA I PROFESOR: NOMBRE DEL ALUMNO: MATRICULA:
GRUPO: PRÁCTICA NO. FECHA: CALIFICACIÓN:
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La Rampa (y fricción) Simulacion PhET Introducción Cuando se arrastra un objeto a través de una superficie horizontal, la fuerza de rozamiento que debe ser superada depende de la fuerza normal la fuerza normal está dada por
FN = W
F f = µ FN
y como
. Cuando la superficie se convierte en un
plano inclinado, los cambios de fuerza normales y cuando los cambios de fuerza normales, también lo hace la fricción. En esta práctica, vas a cambiar el ángulo de un plano inclinado y observar cómo se resuelve el peso en sus componentes (FN y F) utilizando las funciones básicas de trigonometría.
Procedimiento: Play with the Sims Motion The Ramp •
Asegúrese de estar en la parte
de la simulación. Más características se utilizarán más tarde,
cuando se investiga la energía. Empieza por jugar con el gabinete un poco. Que se diviertan, de verdad ... ahora ... de vuelta al trabajo. •
Mueva el armario hacia arriba y abajo de la rampa arrastrándolo con el puntero del ratón.
•
Mueva la rampa hasta un ángulo de cero (horizontal) y dibujar un diagrama de cuerpo libre de la caja aquí: 1.
En un plano horizontal, la fuerza normal es ________ al peso
2.
El gabinete tiene una masa de 100 kg. Por lo tanto, tiene una fuerza
Horizontal plane
normal de _________ N y la fuerza de fricción (sobre el plano horizontal) de __________ μ = 0.30 •
Inclined plane
la rampa y dibujar un diagrama de cuerpo libre de la caja en el cuadro aquí: 3.
La fuerza hacia abajo del plano y la fuerza normal son componentes de
____________. 4.
Antes de añadir una fuerza aplicada en la rampa, hay una fuerza de ____________ que actúa
contra la fuerza hacia abajo del plano (Fuerza paralelo).
5.
Cuando aplicamos una fuerza para conseguir el movimiento del gabinete, actúa la fuerza de
fricción en la ____________ dirección que el movimiento del gabinete. 6.
Poco a poco aumentar el ángulo (0,1 grados a la vez) de la rampa hasta que el gabinete
comienza a moverse por su cuenta. ¿A qué ángulo es esto? ____________ = θ 7.
En este punto, la fuerza hacia abajo del plano es ____________ que la fuerza de fricción
8.
Dado que la rampa se encuentra ahora en un ángulo, la fuerza normal es _________ que el
peso. 9.
Al aumentar el ángulo, la fuerza normal es igual a ______________N. (AYUDA: ¿Qué función
trigonométrica?)
10.
Utilizando la fórmula de fricción anterior, la fuerza de fricción es
__________ N. 11.
Si el plano del gabinete era sin fricción, qué ángulo se necesitaría para el
mover el gabinete? _____________ ¿Por qué? _________________________________
Calcular primero, y luego pruebe cada objeto de la tabla de abajo con la simulación en un plano horizontal Objeto
Masa
Peso
Fuerza Normal
μ Coeficiente de fricción 0.10 0.70 0.40
Perro Caja Piano Refrigerador
Fuerza de fricción a Superar
0.50
Conclusión y Cálculos: Regresar al gabinete (
CALIFICACIÓN (½ punto cada uno) ). μ = 0.30
Completa la tabla de abajo. Puedes checar tus respuestas en la simulación. Fuerza Aplicada es la fuerza requerida (por usted, por ejemplo) para mover el gabinete a una velocidad constante en cualquier dirección o evitar la aceleración (si aplica). Recordemos... velocidad constante = _______ fuerza neta. También tenga en cuenta: la fuerza aplicada puede cambiar de dirección si el ángulo aumenta!
Angulo, θ
Masa
0.00o
100. kg
10.0o
100. kg
Peso g = 9.8m/s2
Fuerza Normal, FN
Fuerza paralela F//
Fuerza de fricción Ff
0.00 N
Fuerza Aplicada Fa 1.
2.
20.0o
100. kg
30.0o
100. kg
40.0o
100. kg
50.0o
100. kg
60.0o
100. kg
70.0o
100. kg
80.0o
100. kg
90.0o
100. kg
3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
0.00 N
10.
Conclusiones a las preguntas: 1. Sobre un plano horizontal, la ____________ fuerza es igual a la ____________. 2. Si el ángulo de la rampa se incrementa, la fuerza normal incrementa / decrementa / se mantiene constate y la fricción incrementa / decrementa / se mantiene constate 3. Si el ángulo de la rampa se incrementa, la fuerza paralela incrementa / decrementa / se mantiene constate 4. El ángulo en el que la fuerza hacia abajo del plano era igual a la fuerza de fricción (para el gabinete) es _______________________. 5. Considere un fuerza de fricción muy baja (cero), 5.0 kg de una patineta en una rampa en un ángulo de 15° con respecto a la horizontal. ¿Cuál sería la fuerza neta que podría causar la aceleración cuando se permite que el objeto se mueva? ____________________N. 6. ¿Cuál sería la aceleración de la patineta hacia debajo del plano? _____________ m/s2 7. Ahora considere la misma no fricción 5.0 kg de un objeto sobre los mismos 15° de la rampa. Si un adolecente de 45 Kg brinca sobre ella, cuál sería su aceleración hacia debajo de la rampa? ___________ m/s2 8. Imagínese que usted está empujando un carro de 15 kg lleno de 25 kg de agua embotellada por una rampa inclinada a 10°. 9. Si el coeficiente de fricción es de 0.02, cual es la fuerza de fricción que debe superar para empujar el carrito por la rampa? _____________ N 10. Al darse cuenta de que también hay una fuerza paralela (como un componente de peso) que TAMBIÉN debe superar, ¿cuál es la fuerza TOTAL que debe aplicarse para empujar el carrito por la rampa a una velocidad constante? _____________ N