Así que tuve un problema hoy que no pude encontrar ningún sentido. No tengo acceso a él en este momento, pero esta es una aproximación bastante precisa.
Básicamente, una masa ( m ) se balancea horizontalmente sobre una superficie en movimiento circular uniforme. Está unido a un punto central por una cuerda de longitud dada ( r ). La cuerda está ejerciendo una fuerza de tensión dada ( T ). El período se da esencialmente, ya que se puede derivar de otros valores dados. La pregunta es, ¿cuál es la fuerza de fricción que experimenta la masa?
Así que tuvimos un animado debate sobre el asunto entre mis compañeros de clase y no pudimos llegar a un consenso satisfactorio (especialmente porque ninguno de nosotros es particularmente bueno o conocedor de la física). Básicamente se reducía a lo siguiente:
Tampoco pudimos averiguar si la fricción en cuestión es estática o cinética. En comparación con un automóvil que gira, sería fricción estática, mientras que también se argumentó que la masa se deslizaba, en cuyo caso habría sido cinético (? No estoy seguro de los argumentos aquí).
No estoy del todo seguro de la validez de nada de lo anterior, ya que solo especulamos basándonos en uno o dos ejemplos que hicimos en clase que no estaban muy claros en sí mismos. Si alguien pudiera explicar cómo resolver este problema (preferiblemente en términos simples debido a la escuela secundaria), sería muy apreciado.
La fricción siempre se opone al movimiento relativo (oa la tendencia al movimiento relativo) entre las dos superficies en contacto.
Si hay movimiento relativo, la fricción es cinética . Si no hay movimiento relativo pero las fuerzas tienden a causar un movimiento relativo, la fricción es estática .
Me parece, por la forma en que describe el problema, que la fricción tendría que ser cero.
Si el movimiento se describe como "movimiento circular uniforme", entonces el objeto se mueve con una velocidad constante, esto nos dice que las fuerzas en la dirección del movimiento y las opuestas a la dirección del movimiento deben estar equilibradas. La fricción actuaría para oponerse al movimiento, por lo que, para mantener una velocidad constante, tendría que haber alguna fuerza hacia adelante. Pero si la cuerda está unida al centro de rotación, solo puede proporcionar una fuerza radial, es decir, perpendicular al movimiento. Si la fuerza de tensión es estrictamente hacia el centro, no puede equilibrar la fuerza de fricción, por lo que no hay fricción o el objeto se ralentiza.
Ahora, si usted fuera a tratar de crear esta situación atando una cuerda a algo y haciéndolo girar en un círculo en el piso con una velocidad constante, tendría que mover su mano mientras sostiene la cuerda para guiar el objeto un poco. En este caso sería como la opción que describe en su primera viñeta donde habría un componente tangencial a la fuerza normal que equilibraría la fricción.
Pues lo primero que tienes que hacer es establecer un sistema de coordenadas. Supongo que está considerando un marco de referencia fijo en el centro del círculo, como de costumbre.
Si es así, la pelota describe un movimiento circular uniforme con una aceleración centrípeta solamente.
De hecho, la fricción siempre es opuesta al vector de velocidad.
Pero, si hay fricción: a) No es uniforme, porque la fricción frena la pelota b) No es un movimiento circular.
Porque, sí, tienes razón: de lo contrario no tiene mucho sentido.
Así que tienes que aclarar en qué situación te encuentras.
Creo que estás en la segunda (aproximadamente´), porque es más habitual. De hecho, si hay fricción, algo debe compensarla para tener una velocidad "uniforme" (aunque no es totalmente constante en la mayoría de las situaciones, pero consideremos que lo es)
Entonces, como dices, si quieres que la pelota siga rodando, necesitas una tensión no totalmente radial, de modo que una componente tangencial compense la fricción.
Esto se logra si el centro de fuerzas no es constante. Eso es, si la cuerda no está unida a un punto fijo, sino que se mueve ligeramente.
Esto es lo mismo que sucede cuando impulsas algo atado a una cuerda y sigues impulsándolo girando alrededor de la cuerda. Piense, por ejemplo, en un manojo de llaves atadas a una cuerda o cuerda. Por supuesto, su mano no está fija si desea que las llaves giren.
Gert
M. Enns
Gert
usuario338734