Calculando la fuerza de rozamiento

Mi amigo y yo hicimos un experimento, y tenemos que calcular la fuerza de fricción, pero hemos pasado por dos rutas diferentes con dos respuestas diferentes. Siento que la solución "1" es correcta, pero no puedo entender por qué la solución "2" no es correcta. ¡Quizás lo sea! ¿Podrías comentar por favor?

                 m2⇓                     m1⇓

Fricción de caída de peso

La masa metro 1 caídas ( h ) al suelo y desplaza el bloque metro 2 a la derecha por ( h ) . esto toma tiempo t . La velocidad final se calcula usando v = 2 s t . Para calcular la fuerza de fricción entre metro 2 y la mesa, se nos ocurrió

Solución 1

Encontrar la energía potencial gravitacional de metro 1 a través de metro 1 gramo h , luego deducir esto de la energía cinética de metro 2 , que se calculó mediante 0.5 metro 2 v 2 . Esto da el trabajo realizado contra la fricción, y cuando se conoce el trabajo realizado, w o r k d i s t a norte C mi = Fuerza de fricción

Otra forma de llegar a esta cifra fue encontrando el peso de metro 1 , sabiendo así qué fuerza estaba actuando sobre él, luego calculando su aceleración a medida que caía a través de 2 s t 2 . Una vez conocida la aceleración, esta se multiplicó por metro 1 para obtener la fuerza descendente neta. Esto se restó del peso para encontrar la fuerza opuesta, la fuerza de fricción.

Las respuestas no eran idénticas, pero cercanas.

Solución 2

sabemos que tan lejos metro 2 se desplaza y en qué tiempo, para que sepamos su aceleración. metro 2 a = Fuerza Neta. La diferencia entre la fuerza neta y la fuerza aplicada (peso de metro 1 ) da la fuerza de fricción.

Siento que el error en la Solución 2 proviene del cálculo de la Fuerza Neta, usando metro 2 , pero no puedo articularlo bien para convencer a mi amigo.

¿Qué opinas?

¿Qué es GPE? Por favor, evite el uso de abreviaturas.
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Bien gracias. ¡Eliminé las abreviaturas y arreglé algunas de las ecuaciones que se cambiaron en el reformateo!
¿Cómo sabes la aceleración de m2 solo conociendo el desplazamiento y el tiempo? La aceleración es el cambio de velocidad a lo largo del tiempo, por lo que necesitaría saber su velocidad final. Asimismo, en la primera solución, ¿cómo sabes v, al calcular la energía cinética?
Benitok, creo que a partir de la ecuación de movimiento (donde la aceleración es constante, s es el desplazamiento, t es el tiempo y la velocidad inicial u=0), entonces s = 0.5 ( tu + v ) t podemos reorganizar para calcular la velocidad final como v = 2 s t ?

Respuestas (1)

Ambos métodos deberían dar la misma respuesta correcta, si se aplican correctamente. Uno usa trabajo realizado = fuerza x distancia, el otro usa fuerza neta = masa x aceleración.

La SOLUCIÓN 1 es correcta en teoría. Sin embargo, te has perdido la energía cinética de la masa. metro 1 . El PE perdió por metro 1 es igual al trabajo realizado contra la fricción más la KE ganada por ambas masas.

Si usa este método, debe medir la velocidad final de metro 1 o metro 2 (tienen la misma velocidad) cuando metro 1 ha caído a través de la altura h .

La SOLUCIÓN 2 parece ser el mismo método que "otra forma" mencionada en la Solución 1, excepto que se aplica a metro 2 en lugar de metro 1 . Las distancias recorridas por metro 2 y metro 1 son iguales, al igual que sus aceleraciones, porque están unidos por una cuerda inextensible.

Este método también es correcto en teoría: la fuerza neta metro 2 o metro 1 es igual a su masa por su aceleración. Sin embargo, la fuerza aplicada es la tensión en la cuerda, que no es el peso de metro 1 , es metro 1 ( gramo a ) dónde a es la aceleración común de ambas masas. Si metro 1 estaba en caída libre ( a = gramo ) entonces la tensión en la cuerda sería cero.

Para usar este método debes medir la aceleración a , por ejemplo, desde el momento en que se tarda metro 1 caer desde el reposo a través de la altura h - o por metro 2 para moverse a través de una distancia h del descanso La fuerza total sobre las 2 masas es metro 1 gramo F dónde F es la fuerza de fricción. La masa total acelerada es metro 1 + metro 2 . Por lo tanto
metro 1 gramo F = ( metro 1 + metro 2 ) a
a partir del cual F se puede calcular, después a ha sido medido.

Gracias por eso, algunos puntos interesantes a considerar, todo parece un poco más claro en esa dirección. Voy a pensar en lo que pasaría si no hubiera fricción entre metro 2 y la mesa, especialmente en lo que respecta a la tensión. Siento que tendría que haber algo de tensión para que metro 2 moverse, todavía a para ambos objetos debe = gramo ?
Si los objetos están conectados por la cuerda entonces a gramo . sin fricción ( metro 1 + metro 2 ) a = metro 1 gramo . Si metro 1 está en caída libre entonces la cuerda ha sido cortada ( a = gramo exactamente, en cuyo caso metro 2 no acelera en absoluto) o metro 1 metro 2 (entonces a gramo , ambas partículas aceleran y la tensión en la cuerda es metro 2 a ).