Estoy viendo este problema:
Un estudiante aprieta un libro entre sus manos, como indica el dibujo. Las fuerzas que ejerce sobre la portada y la contraportada del libro son perpendiculares al libro y horizontales. el libro pesa . El coeficiente de fricción estática entre sus manos y el libro es . Para evitar que el libro se caiga, ¿cuál es la magnitud de la fuerza de presión mínima que debe ejercer cada mano?
La solución dada es:
Si se usa la fuerza de presión mínima, entonces la fuerza de fricción en cada cubierta es igual a la fuerza de fricción máxima . El peso del libro debe ser igual a la suma de las dos fuerzas de fricción:
Sin embargo, estoy confundido en cuanto a por qué necesita presionar con suficiente fuerza para obtener la máxima cantidad de fricción estática para minimizar la fuerza de presión. ¿No podría presionar un poco menos, obtener, digamos, el 75% de la fricción estática y aún así sostener el libro si esa fuerza es mayor que su peso?
Sin embargo, estoy confundido en cuanto a por qué necesita presionar con suficiente fuerza para obtener la máxima cantidad de fricción estática para minimizar la fuerza de presión
Si empujas cada lado del libro con fuerza , entonces, ¿qué está sosteniendo el libro? La fricción estática, por supuesto.
Fórmula para la fricción estática:
Como funciona en ambos lados del libro, el doble de esta fricción sostendrá el peso del libro:
Hasta ahora, todo bien.
Pero ahora, piensa qué fuerza se necesita realmente para sostener ese libro. Si reduce su fuerza de presión en el libro, entonces también reduce la fuerza máxima la fricción estática puedo alcanzar. Sin embargo, la fricción real es constante debido a , ya que el peso a sostener no cambia. Pero el máximo que puede alcanzar la fricción ahora se acerca al valor que debe tomar a medida que disminuye la fuerza de presión.
En algún momento has reducido tanto que el límite máximo para es igual al valor necesario para mantener el libro. Ahora la fricción es máxima, y esto corresponde a la presión mínima que debes aplicar para evitar que el libro se caiga.
La fuerza de fricción es la única fuerza en esta situación que se opone al peso del libro. En este caso, las manos proporcionan la fuerza normal que reconocerá en un problema de plano inclinado. La fuerza de fricción se determina a partir de la fuerza normal (que proporcionan las manos) multiplicada por el coeficiente estático de fricción. La fuerza de fricción debe ser igual al peso para evitar que el libro se caiga.
La fuerza de fricción es la única fuerza en esta situación que se opone al peso del libro. En este caso, las manos proporcionan la fuerza normal que reconocerá en un problema de plano inclinado. La fuerza de fricción se determina a partir de la fuerza normal (que proporcionan las manos) multiplicada por el coeficiente estático de fricción. La fuerza de fricción debe ser igual al peso para evitar que el libro se caiga. De acuerdo Reid Erdwein...