Equilibrio en plano inclinado
Un cuerpo de masa M descansa sobre un plano inclinado con un ángulo .
El coeficiente de fricción estático entre las dos superficies (plano y cuerpo) es .
El applet permite mostrar el comportamiento de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo como son:
- Peso W del cuerpo
- Fuerza normal N
- Fuerza de rozamiento Fr.
Se utilizan tres deslizadores para determinar ángulo del plano, masa del cuerpo y coeficiente estático de rozamiento.
Modifique uno o varios de los parámetros del plano inclinado y observe el comportamiento de las 3 fuerzas. Ver la tabla de valores especialmente la relación entre la fuerza de rozamiento Fr y la componente Wx del peso. Así mismo, observe la situación final del objeto.
Por comodidad se acostumbra utilizar el plano cartesiano de tal manera que el eje X sea paralelo a la superficie del plano inclinado.
Fórmulas:
N es llamada fuerza normal. Es perpendicular a la superficie de contacto y es la reacción a la componente Y del peso W.
La fuerza normal depende del ángulo del plano y de la masa del cuerpo. Peso = masa x gravedad.
es el coeficiente estático de rozamiento. Depende las superficies en contacto. Sus valores van de cero a uno. Si es cero, no hay rozamiento.
Fr es la fuerza de rozamiento. Es paralela a la superficie de contacto y también es contraria a la dirección del movimiento relativo de los cuerpos.
La fuerza de rozamiento depende del coeficiente de rozamiento y de la normal. Por lo tanto depende del coeficiente de rozamiento, del ángulo del plano y de la masa del cuerpo.
Ángulo crítico:
Es el ángulo del plano en el cual la fuerza de rozamiento se hace cero. Depende solamente del coeficiente de rozamiento.
Si el ángulo del plano es menor que el ángulo crítico, la fuerza de rozamiento será mayor a la componente X del peso. El cuerpo permanecerá en equilibrio. No se desplaza.
Si el ángulo del plano es igual que el ángulo crítico, la fuerza de rozamiento será igual a la componente X del peso. El cuerpo permanecerá en equilibrio. No se desplaza.
Si el ángulo del plano es mayor que el ángulo crítico, la fuerza de rozamiento será menor a la componente X del peso. El cuerpo se desplazará hacia abajo.