investigaciones fuerza centrifuga
DESCRIPTION
Investigacion sobre la Fuerza CentrifugaTRANSCRIPT
4.- Investigaciones y Ejercicios
RESISTENCIA A LA RODADURA
El concepto de coeficiente de rodadura es similar al de coeficiente de rozamiento, con la diferencia de que este último hace alusión a dos superficies que deslizan o resbalan una sobre otra, mientras que en el coeficiente de rodadura no existe tal resbalamiento entre la rueda y la superficie sobre la que rueda, disminuyendo por regla general la resistencia al movimiento.
Coeficientes
La magnitud , que tiene dimensiones de una longitud, es el llamado coeficiente de resistencia a la rodadura. De las expresiones anteriores se deduce que el par de arranquees proporcional a la reacción normal y que la fuerza de tracción necesaria para el arranque es inversamente proporcional al radio del cilindro; esa es la ventaja de las ruedas grandes sobre las pequeñas. El valor del coeficiente depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto (fundamentalmente de su rigidez).
La magnitud adimensional
es el llamado coeficiente de rodadura.
En general, el coeficiente de rodadura tiene un valor muy inferior al de los coeficientes de rozamiento por deslizamiento (estático y cinético); así pues, es mucho más conveniente, al efecto de disminuir las pérdidas energéticas, sustituir en los mecanismos y máquinas los deslizamientos por las rodaduras; esa es la ventaja que aportó el invento de la rueda, la ventaja del carro sobre el trineo.
La dependencia del coeficiente de rodadura con el peso del sistema, a diferencia del coeficiente de rozamiento, hace que no sea siempre operativo calcular el coeficiente de rodadura a través del ángulo de rozamiento.
El valor del coeficiente de rodadura es característico de cada sistema, dependiendo de:
la rigidez o dureza de la rueda y superficie, el radio de la rueda (a mayor radio menor resistencia),
el peso o carga al que se somete cada rueda (en esto se diferencia del coeficiente de rozamiento),
en el caso de ruedas neumáticas o hidráulicas, de su presión (a mayor presión menor resistencia),
temperatura, el acabado de las superficies en contacto, velocidad relativa, etc.
Como ejemplo, para los cálculos de frenado en automóviles utilitarios, se utilizan valores de Crren torno a 0.012, y en trenes en torno a 0.0005.
EJEMPLOS DE RESISTENCIA A LA RODADURA
Cuadro de resistencia a la rodadura:
Descripción
0,0002 a 0,0010 0.5 mm Ruedas de ferrocarril sobre raíles de acero
0,1 mm Rodamientos de bolas en acero sobre acero
0,0025 Neumáticos especiales Michelin para automóvil solar/eco-marathon
0,005 Raíles estándar de tranvía
0,0055 Neumáticos BMX de bicicleta usados para automóviles solares
0,006 a 0,01 Neumáticos de automóvil de baja resistencia y neumáticos de camión sobre carretera lisa
0,010 a 0,015 Neumáticos ordinarios de automóvil sobre hormigón
0,020 Neumáticos ordinarios de automóvil sobre losas de piedra
0,030 a 0,035 Neumáticos ordinarios de automóvil sobre alquitrán o asfalto
0.055 a 0.065 Neumáticos ordinarios de automóvil sobre hierba, barro y arena
0,3 Neumáticos ordinarios de automóvil sobre hierba, barro y arena
Por ejemplo, un automóvil de 1000 kg sobre una carretera asfaltada necesita una fuerza o empuje de aproximadamente 300 N para rodar (1000 kg × 9,81 m/s2 × 0,03 = 294,30 N).
RODADURA CON Y SIN DESLIZAMIENTO
Otro problema relacionado con ese es si un determinado par aplicado por un eje motor sobre una rueda permitiría desplazar una cierta carga o si por el contrario la rueda patinaría ocasionando una situación de deslizamiento sin rodadura (tal como sucede por ejemplo cuando un automóvil trata de arrancar sobre hielo o sobre un suelo en el que existe un fluido lubricante). La condición necesaria para que haya rodadura sin deslizamiento es que:
Dónde:
, es el coeficiente de resistencia a la rodadura. el coeficiente de rozamiento para deslizamiento.
LA FUERZA CENTRÍFUGA
La fuerza centrífuga es la más conocida de las fuerzas circulares. Veamos en qué consiste.
Si tienes una botella en la mano y la giras en el aire haciendo círculos con ella, verás que el agua de su interior forma un remolino como el de la imagen. Esto se debe a la fuerza centrífuga.
Cuando un objeto es sometido a un movimiento circular parece que ese objeto esté intentando escapar y alejarse del centro del movimiento. De ahí el nombre que ecibe esta fuerza,centrífuga, que significa huir del centro.
La fuerza centrífuga se puede observar en la vida cotidiana, por ejemplo en los columpios de los niños que hay en el parque. Si los niños o las pelotitas verdes del siguiente video no estuvieran sujetos, saldrían despedidos en sentidos opuestos al centro.
LA FUERZA CENTRÍPETA
La fuerza centrífuga y la fuerza centrípeta están estrechamente relacionadas. Ahora vamos a explicar la segunda.
La fuerza centrípeta es contraria a la centrífuga. Es la atracción de un objeto que gira circularmente entorno a un eje o un centro hacia ese centro. La fuerza centrípeta siempre actúa de forma perpendicular a la dirección del movimiento.
Podemos observar la fuerza centrípeta si atamos una pelota a una cuerda y la hacemos girar: la cuerda sería la fuerza centrípeta.
Todo esto puede resultar confuso. Te voy a desvelar el secreto: la fuerza centrífuga es una fuerza ficticia, sólo sería "real" para un observador que estuviera en un marco de referencia en rotación.