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Ejercicio 4 (cont.): Coeficiente de rozamiento material desconocido - tabla de datos y tabla de coeficientes

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

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Fisica 3° · Bgu 3 Fisica 2024 · 2024

Ejercicio 1

Cuerpo de 500 g desliza por rampa de h=1.5m hasta comprimir un resorte (k=7 N/m, x=1 m). El tramo BC (1 m) es rugoso. Determinar: a) trabajo de fricción, b) coeficiente de rozamiento, c) identificar material por tabla de coeficientes.

Tablas

Parámetro	Valor
Cuerpo regular A	500 gramos
Altura de la rampa	1,5 metros
Longitud de la superficie rugosa (BC)	1 metro
Constante elástica del resorte	7 N/m
Compresión del resorte	1 m

Materiales en contacto	Fricción estática	Fricción cinética
Hielo // Hielo	0,1	0,03
Vidrio // Vidrio	0,9	0,4
Madera // Cuero	0,4	0,3
Madera // Piedra	0,7	0,3
Madera // Madera	0,4	0,3
Acero // Acero	0,74	0,57
Acero // Hielo	0,03	0,02
Acero // Latón	0,5	0,4
Acero // Teflón	0,04	0,04
Teflón // Teflón	0,04	0,04
Caucho // Cemento (seco)	1	0,8
Caucho // Cemento (húmedo)	0,3	0,25
Cobre // Hierro (fundido)	1,1	0,3
Esquí (encendido) // Nieve (0°C)	0,1	0,05
Articulaciones humanas	0,1	0,003

Contenido de la página

Ejercicio 4 (continuación): Mecanismo experimental

Datos del mecanismo:

Parámetro	Valor
Cuerpo regular A	500 gramos
Altura de la rampa	1,5 metros
Longitud de la superficie rugosa (BC)	1 metro
Constante elástica del resorte	7 N/m
Compresión del resorte	1 m

a) Determinar el trabajo realizado por la fuerza de fricción.

b) Determinar el coeficiente de rozamiento.

c) Indicar de qué material posiblemente está hecho el retazo, a partir de la siguiente tabla:

Tabla: Coeficientes de Rozamiento

Materiales en contacto	Fricción estática	Fricción cinética
Hielo // Hielo	0,1	0,03
Vidrio // Vidrio	0,9	0,4
Madera // Cuero	0,4	0,3
Madera // Piedra	0,7	0,3
Madera // Madera	0,4	0,3
Acero // Acero	0,74	0,57
Acero // Hielo	0,03	0,02
Acero // Latón	0,5	0,4
Acero // Teflón	0,04	0,04
Teflón // Teflón	0,04	0,04
Caucho // Cemento (seco)	1	0,8
Caucho // Cemento (húmedo)	0,3	0,25
Cobre // Hierro (fundido)	1,1	0,3
Esquí (encendido) // Nieve (0°C)	0,1	0,05
Articulaciones humanas	0,1	0,003

Análisis energético:

Energía potencial elástica del resorte: $E_{pe} = \frac{1}{2}kx^2 = \frac{1}{2}(7)(1)^2 = 3{,}5\,\text{J}$
Energía potencial gravitatoria: $E_{pg} = mgh = 0{,}5 \times 9{,}8 \times 1{,}5 = 7{,}35\,\text{J}$
Trabajo de fricción: $W_f = E_{pe} - E_{pg}$ (por conservación de energía)
Coeficiente de rozamiento: $\mu = \frac{|W_f|}{mgL_{BC}}$

Tablas (2)

Parámetro	Valor
Cuerpo regular A	500 gramos
Altura de la rampa	1,5 metros
Longitud de la superficie rugosa (BC)	1 metro
Constante elástica del resorte	7 N/m
Compresión del resorte	1 m

Materiales en contacto	Fricción estática	Fricción cinética
Hielo // Hielo	0,1	0,03
Vidrio // Vidrio	0,9	0,4
Madera // Cuero	0,4	0,3
Madera // Piedra	0,7	0,3
Madera // Madera	0,4	0,3
Acero // Acero	0,74	0,57
Acero // Hielo	0,03	0,02
Acero // Latón	0,5	0,4
Acero // Teflón	0,04	0,04
Teflón // Teflón	0,04	0,04
Caucho // Cemento (seco)	1	0,8
Caucho // Cemento (húmedo)	0,3	0,25
Cobre // Hierro (fundido)	1,1	0,3
Esquí (encendido) // Nieve (0°C)	0,1	0,05
Articulaciones humanas	0,1	0,003

Fórmulas y ecuaciones

$E_{pe}$ = $\frac{1}{2}$ $kx^2$

$W_f$ = $E_{pe}$ - $E_{pg}$

$\mu$ = $\frac{|W_f|}{mgL_{BC}}$

$E_{pe}$ = $\frac{1}{2}$ $kx^2$

$E_{pg}$ = mgh

$W_f$ = $E_{pe}$ - $E_{pg}$

$\mu$ = $\frac{|W_f|}{mgd}$

$W_f$ = $-f_r$ $\cdot$ d = $-\mu$ mg $\cdot$ $L_{BC}$

Glosario (10)

trabajo de fricción

coeficiente de rozamiento

fricción estática

fricción cinética

constante elástica

energía potencial elástica

energía potencial gravitatoria

tramo rugoso

resorte

conservación de energía

Temas y conceptos clave

Trabajo de fricciónCoeficiente de rozamientoMecanismo con resorteConservación de energíaTablas de materialestrabajo de friccióncoeficiente de rozamiento estáticocoeficiente de rozamiento cinéticoresorteconstante elásticaenergía potencial elásticaenergía potencial gravitatoriatramo no lisoidentificación de materiales

Fuentes y referencias

https://n9.cl/qtix20

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Ejercicio 5: Montaña rusa - trabajo, energía y potencia

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Cuerpo regular A. | 500 gramos

Altura de la rampa. | 1,5metros

Longitud de la

o 1 metro superficie rugosa. Fuente: https://n9.cl/qtix20 Constante elástica 7 Nin

del resorte.

Compresión del

p 1m

resorte.

a) Determino el trabajo realizado por la fuerza de fricción. b) Determino el coeficiente de rozamiento.

c) Indico de ¿qué material posiblemente está hecho el retazo, a partir de la siguiente tabla?

COEFICIENTES DE ROZAMIENTO

Materiales en contacto Fricción estática Fricción cinética Hielo // Hielo 0,1 0,03 Vidrio // Vidrio 0,9 0,4 Madera // Cuero 0,4 0,3 Madera // Piedra 0,7 0,3 Madera // Madera 0,4 0,3 Acero // Acero 0,74 0,57 Acero // Hielo 0,03 0,02 Acero // Latón 0,5 0,4 Acero // Teflón 0,04 0,04 Teflón // Teflón 0,04 0,04 Caucho // Cemento (seco) 1 0,8 Caucho // Cemento (húmedo) 0,3 0,25 Cobre // Hierro (fundido) 1,11 0,3 Esqui (encendido) // Nieve (0°C) 0,1 0,05 Articulaciones humanas 0,1 0,003

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