La
La Rueda
Rueda
Ideas para hoy
Ideas para hoy
• Fricción • Ruedas y balineras. • Energía cinética. • Potencia Wheels 3
Pregunta Inicial:
Pregunta Inicial:
El El semsemááforo cambia a verde y usted estforo cambia a verde y usted estááde de
af
afáán. Su automn. Su automóóvil acelerarvil aceleraráámmáás rs ráápido si:pido si:
A.
A. Arranca Arranca ““quemando llantaquemando llanta””haciendo patinar haciendo patinar
sus llantas contra el pavimento.
sus llantas contra el pavimento.
B.
B. Arranca tan rArranca tan ráápido como pueda, pero evitando pido como pueda, pero evitando
que las llantas patinen.
que las llantas patinen.
Wheels 4
Observaciones sobre las Ruedas
Observaciones sobre las Ruedas
La fricciLa friccióón hace que los n hace que los objetosobjetossin ruedas sin ruedas
resbalen hasta detenerse.
resbalen hasta detenerse.
La fricciLa friccióón desperdicia energn desperdicia energíía.a.
Las ruedas mitigan el efecto de la fricciLas ruedas mitigan el efecto de la friccióón.n.
Las ruedas tambiLas ruedas tambiéén se usan para propulsar n se usan para propulsar
veh
vehíículos.culos.
Wheels 5
5 Preguntas sobre las Ruedas
5 Preguntas sobre las Ruedas
¿¿Por quPor quéénecesita ruedas un necesita ruedas un vagvagóónndel Metro?del Metro?
CuandoCuandose se empujaempujaun un trineotrineoen en reposoreposo: : ¿¿PorPorququéépareceparece “
“destrabarsedestrabarsedel del pisopiso””y y empezarempezara a deslizarsedeslizarsefacilmentefacilmente al
al empujarloempujarlocon con suficientesuficientefuerzafuerza??
¿¿QueQuepasapasacon la energcon la energíía a cuandocuandoun un trineotrineoresbalaresbalahasta hasta detenerse?
detenerse?
¿¿Como Como ayudanayudanlaslasruedas a ruedas a quequeun un vagvagóónnse se desplacedesplace??
¿¿QuQuéétipotipode energde energíía a tienetieneunaunaruedarueda??
Wheels 6
Pregunta
Pregunta
1
1
¿¿PorPorququéénecesitanecesitaruedas un ruedas un vagvagóónndel Metro?del Metro?
¿¿PorPorququéélos los trineostrineosssóólolotrabajantrabajanbienbiensobresobre
nieve
Fuerza
Fuerza
de Fricci
de Fricci
ó
ó
n
n
La La fuerzafuerzade friccide friccióón:n:
Se Se oponeoponeal al movimientomovimientorelativorelativode dos superficies en de dos superficies en
contacto
contacto..
ApuntaApuntaa lo largo de a lo largo de laslassuperficies.superficies.
ActActúúaaparaparahacerhacerquequelaslasdos superficies dos superficies tengantenganla la mismamisma velocidad
velocidad..
Las Las fuerzasfuerzasde friccide friccióón n siempresiemprevienenvienenen pares en pares
de 3
de 3raraleyley::
La La fuerzafuerzade friccide friccióón del n del pavimentopavimentoempujaempujael el carrocarrohaciahacia atr
atrááss..
La La fuerzafuerzade friccide friccióón del n del carrocarroempujaempujael el pavimentopavimentohaciahacia adelante
adelante
Fuerza
Fuerza
de
de
Fricci
Fricci
ó
ó
n
n
Wheels 9
Los Dos
Los Dos
Tipos
Tipos
de Fricci
de Fricci
ó
ó
n
n
FricciFriccióón n EstEstááticatica..
ActActúúaaevitandoevitandoquequelos los cuerposcuerposempiecenempiecena a resbalarresbalar..
Las Las fuerzasfuerzasvarvarííanande cero a un de cero a un llíímitemitesuperior.superior.
FricciFriccióón n CinCinééticatica. (o . (o porpordeslizamientodeslizamiento))
ActActúúaaparaparadetenerdetenercuerposcuerposqueque yayaestestáánnresbalandoresbalando..
Las Las fuerzasfuerzastienentienenunaunamagnitudmagnitudfijafija..
Wheels 10
Fricci
Fricci
ó
ó
n est
n est
á
á
tica
tica
Wheels 11
Pregunta
Pregunta
2
2
CuandoCuandose se empujaempujaun un trineotrineoen en reposoreposo: : ¿¿PorPorququéé
parece
parece““destrabarsedestrabarsedel del pisopiso””y y empezarempezara a deslizarse
deslizarsefacilmentefacilmenteal al empujarloempujarlocon con suficientesuficiente fuerza
fuerza??
Wheels 12
Las
Las
Fuerzas
Fuerzas
de Fricci
de Fricci
ó
ó
n
n
AumentanAumentancuandocuando::
Se Se ejerceejercepresipresióónnsobresobrelaslassuperficies.superficies.
Las superficies son Las superficies son mmáássáásperassperas..
La La fuerzafuerzaestestááticaticaMMááximaximaesesmayor mayor quequela la fuerzafuerza
de fricci
de friccióón n cincinééticatica..
Las Las imperfeccionesimperfeccionesde de laslassuperficies se superficies se interpenetran
interpenetranmmááss..
La La fuerzafuerzade friccide friccióón n disminuyedisminuyecuandocuandose se iniciainiciael el movimiento
Fricci
Fricci
ó
ó
n Cin
n Cin
é
é
tica
tica
Los
Los
Trineos
Trineos
y la Fricci
y la Fricci
ó
ó
n
n
Un Un trineotrineoen en reposoreposo::
ExperimentaExperimentala friccila friccióón n estestááticatica..
No No empezarempezarááa a moversemoversehasta hasta quequelo lo empujenempujen fuertemente
fuertemente..
Un Un trineotrineoen en movimientomovimiento::
ExperimentaExperimentala friccila friccióón n cincinééticatica..
NecesitaNecesitaser ser empujadoempujadoo o frenarfrenarááhasta detenerse.hasta detenerse.
ExperimentaExperimentadesgastedesgastesisise se deslizadeslizasobresobreel el pavimento
pavimento..
Wheels 15
Pregunta
Pregunta
Inicial
Inicial
:
:
El El semsemááforo cambia a verde y usted estforo cambia a verde y usted estááde de
af
afáán. Su automn. Su automóóvil acelerarvil aceleraráámmáás rs ráápido si:pido si:
A.
A. ArrancaArranca““quemandoquemandollantallanta””haciendohaciendopatinarpatinar
sus
susllantasllantascontra el contra el pavimentopavimento.. B.
B. ArrancaArrancatan tan rráápidopidocomocomopuedapueda, , peroperoevitandoevitando
que
quelaslasllantasllantaspatinenpatinen..
Wheels 16
Al Bloquear alguna de las
Al Bloquear alguna de las
llantas el auto pierde
llantas el auto pierde
tracci
traccióón e inicia rotacin e inicia rotacióónn
La fricci
La friccióón es cinn es cinééticatica
El Sistema
El Sistema A.B.SA.B.S (
(AntilockingAntilockingBrakeBrakeSystemSystem) )
mantiene la tracci
mantiene la traccióón n haciendo que la llanta
haciendo que la llanta
no patine.
no patine.
La fricci
La friccióón es estn es estááticatica
Wheels 17
Pregunta
Pregunta
3
3
¿¿QueQuepasapasacon la energcon la energíía a cuandocuandoun un trineotrineo
resbala
resbalahasta detenersehasta detenerse??
Wheels 18
La fricción tiende a convertir la energía cinética en energía térmica
• Rozamiento de los átomos amarillos contra los verdes
Fricci
Fricci
ó
ó
n, Energ
n, Energ
í
í
a, y
a, y
Desgaste
Desgaste
FricciFriccióón n estestááticatica(la (la distanciadistanciarecorridarecorridaesescero).cero).
No hay No hay trabajotrabajoy no hay y no hay desgastedesgaste..
FricciFriccióón n CinCinééticatica(la (la distanciadistanciarecorridarecorridaeses
diferente
diferentede cero)de cero)
Hay Hay trabajotrabajoy hay y hay desgastedesgaste..
El El trabajotrabajose se convierteconvierteen energen energíía a ttéérmicarmica..
UnaUnacajacajadeslizandosedeslizandoseconvierteconvierteenergenergíía a
mec
mecáánicanicaen energen energíía a ttéérmicarmica..
Las
Las
Muchas
Muchas
Formas
Formas
de Energ
de Energ
í
í
a
a
GravitacionalGravitacional
MagneticaMagnetica
ElectroquElectroquíímicamica
NuclearNuclear ElasticaElastica ElectricaElectrica QuQuíímicamica
CinCinééticatica: la energ: la energíía del a del movimientomovimiento
PotencialPotencial: : AlmacenadaAlmacenadaen en fuerzasfuerzasentreentrecuerposcuerpos
EnergEnergíía a TTéérmicarmica: Las : Las mismasmismasformasformasde energde energíía, a,
pero
perodivididasdivididasen en incontablesincontablesfragmentosfragmentos
min
minúúsculossculos..
Wheels 21
Energ
Energ
í
í
a y
a y
Orden
Orden
UnaUnacantidadcantidadde energde energíía a puedepuedeser:ser:
OrganizadaOrganizada––energenergíía a ordenadaordenada((ejej. . TrabajoTrabajo))
FragmentadaFragmentada––energenergíía a desordenadadesordenada((ejej. energ. energíía a ttéérmicarmica))
ConvertirConvertirenergenergíía a ordenadaordenadaen en desordenadadesordenada::
Es Es ffáácilcil
Es probable Es probable estadestadíísticamentesticamente
ConvertirConvertirenergenergíía a desordenadadesordenadaen energen energíía a ordenadaordenada::
Es Es dificildificil
Es improbable Es improbable estadestadíísticamentesticamente((efectivamenteefectivamenteesesimposibleimposible))
Wheels 22
Pregunta
Pregunta
4
4
¿¿Como Como ayudanayudanlaslasruedas a ruedas a quequeun un vagvagóónnse se
desplace
desplace??
Wheels 23
Las ruedas usan fricción estática para controlar el movimiento y eliminar la producción de energía térmica.
Fricción estática: fuerza que evita que dos superficies en contacto resbalen, (observe las superficies)
Wheels 24
Los
Los
Rodillos
Rodillos
EliminanEliminanla friccila friccióón n porpor
deslizamiento
deslizamiento..
Son Son inconvenientesinconvenientes
porque
porquepermanentementepermanentemente se
se salensalende de debajodebajoel el
objeto
objeto y y debendebenser ser reemplazados
Las Ruedas
Las Ruedas
EliminanEliminanla friccila friccióón n porpor deslizamiento
deslizamiento..
No se No se salensalende de susupuestopuesto..
PermitenPermitenquequela friccila friccióón n estatica
estaticaejerzaejerzatorques en torques en las
lasruedas y ruedas y fuerzasfuerzasen el en el veh
vehíículoculo..
Los Los ejesejesaaúúnnposeposeéénn fricci
friccióón n porpordeslizamientodeslizamiento..
v Fricción estática La velocidad relativa es cero en la base si la rueda no resbala! Wfricción=F║d = fricción × 0 = 0 Esta es la fuerza que produce un torque y hace que la rueda dé vueltas! Wheels 27
Balineras
Balineras
EliminanEliminanla friccila friccióón n
por
pordeslizamientodeslizamiento
entre
entreel el ejeejey la y la ruedarueda..
Se Se comportacomportacomocomo rodillos
rodillosquequese auto se auto
reemplazan reemplazan Wheels 28
Las Ruedas
Las Ruedas
¡
¡
Hacen
Hacen
Girar
Girar
al mundo!
al mundo!
Wheels 29Pregunta
Pregunta
5
5
¿¿QuQuéétipotipode energde energíía a tienetieneunaunaruedarueda??
Wheels 30
Ruedas y Energ
Ruedas y Energ
í
í
a
a
Cin
Cin
é
é
tica
tica
UnaUnaruedaruedaen en movimientomovimientotienetieneenergenergíía a cincinééticatica::
energ
energíía a cincinééticatica= = ½½masamasavelocidadvelocidad22
UnaUnaruedaruedaquequegiragiratienetieneenergenergíía a cincinééticatica::
energenergíía a cincinééticatica= = ½½masamasarotacionalrotacionalvelocidadvelocidadang.ang.22
Los dos Los dos tipostiposde energde energíía a cincinééticaticase se transfierentransfieren
mediante
Energ
Energí
ía cin
a ciné
ética
tica
E
C= ½ masa × velocidad
2 Y la energía asociada al movimiento es;La fricci
La fricci
ó
ó
n afecta el movimiento
n afecta el movimiento
La fricción tiende a convertir la energía cinética en energía térmica – Es por eso que las cosas tienden a parar! Wheels 33
Potencia
Potencia
Potencia = trabajo/tiempo Potencia = trabajo/tiempo--Velocidad con que la energVelocidad con que la energíía es transferidaa es transferida
--Con mas potencia, mas trabajo puede Con mas potencia, mas trabajo puede realizarse, (y mas energ
realizarse, (y mas energíía se transfiere) en la a se transfiere) en la
misma cantidad de tiempo.
misma cantidad de tiempo.
Wheels 34
La potencia se mide en vatios
La potencia se mide en vatios
Un Caballo de fuerza = 746 Vatios = 746 J/s
Un Caballo de fuerza = 746 Vatios = 746 J/s
Wheels 35
Resumen
Resumen
sobre
sobre
Ruedas
Ruedas
La fricciLa friccióón n porpordeslizamientodeslizamientodesperdicia desperdicia
energ
energííaa
Las ruedas Las ruedas eliminaneliminanla friccila friccióón n porpordesplazamientodesplazamiento..
Un Un vehvehíículoculocon ruedas se con ruedas se demorademoraen en detenersedetenerse
Las ruedas Las ruedas libreslibresgirangiranporpor la friccila friccióón n estestááticatica..
Las ruedas Las ruedas quequetransmitentransmitenpotenciapotenciausanusanla la
fricci
friccióón n estestááticaticaparaparaimpulsarimpulsarel el carrocarro
Wheels 36
Dos animaciones interesantes:
Dos animaciones interesantes:
Link dos cuerpos uno sobre otro Link parche con fricción
