ch02_3_wheelscj

5/13/2018 ch02_3_wheelsCJ - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ch023wheelscj 1/7

1

Wheels 1

LaLa RuedaRueda

Wheels 2

Ideas para hoyIdeas para hoy• Fricción

• Ruedas y balineras.

• Energía cinética.

• Potencia

Wheels 3

Pregunta Inicial:Pregunta Inicial:

ElEl semsemááforo cambia a verde y usted estforo cambia a verde y usted estáá dede

af af áán. Su automn. Su automóó vil acelerar vil aceleraráá mmáás rs ráápido si:pido si:

A. A. Arranca Arranca ““quemando llantaquemando llanta”” haciendo patinarhaciendo patinar

sus llantas contra el pavimento.sus llantas contra el pavimento.B.B. Arranca tan r Arranca tan ráápido como pueda, pero evitandopido como pueda, pero evitando

que las llantas patinen.que las llantas patinen.

Wheels 4

Observaciones sobre las RuedasObservaciones sobre las Ruedas

La fricciLa friccióón hace que losn hace que los objetosobjetos sin ruedassin ruedas

resbalen hasta detenerse.resbalen hasta detenerse.

La fricciLa friccióón desperdicia energ n desperdicia energ íía.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 propulsarn se usan para propulsar veh vehíículos.culos.

Wheels 5

5 Preguntas sobre las Ruedas5 Preguntas sobre las Ruedas

¿¿Por quPor quéé necesita ruedas unnecesita ruedas un vag vag óónn del Metro?del Metro?

CuandoCuando sese empujaempuja unun trineotrineo enen reposoreposo:: ¿¿PorPor ququéé pareceparece

““destrabarsedestrabarse deldel pisopiso”” y y empezarempezar aa deslizarsedeslizarse facilmentefacilmente

alal empujarloempujarlo concon suficientesuficiente fuerzafuerza??

¿¿QueQue pasapasa con la energ con la energ ííaa cuandocuando unun trineotrineo resbalaresbala hastahasta

detenerse?detenerse?

¿¿ComoComo ayudanayudan laslas ruedas aruedas a queque unun vag vag óónn sese desplacedesplace??

¿¿QuQuéé tipotipo de energ de energ ííaa tienetiene unauna ruedarueda??

Wheels 6

PreguntaPregunta 11

¿¿PorPor ququéé necesitanecesita ruedas unruedas un vag vag óónn del Metro?del Metro?

¿¿PorPor ququéé loslos trineostrineos ssóólolo trabajantrabajan bienbien sobresobre

nievenieve oo hielohielo??



2

Wheels 7

FuerzaFuerza de Friccide Friccióónn

LaLa fuerzafuerza de friccide friccióón:n: SeSe oponeopone alal movimientomovimiento relativorelativo de dos superficies ende dos superficies en

contactocontacto..

Apunta Apunta a lo largo dea lo largo de laslas superficies.superficies.

Act Actúúaa parapara hacerhacer queque laslas dos superficiesdos superficies tengantengan lala mismamisma velocidad velocidad..

LasLas fuerzasfuerzas de friccide friccióónn siempresiempre vienen vienen en paresen paresde 3de 3rara ley ley :: LaLa fuerzafuerza de friccide friccióón deln del pavimentopavimento empujaempuja elel carrocarro haciahacia

atratrááss..

LaLa fuerzafuerza de friccide friccióón deln del carrocarro empujaempuja elel pavimentopavimento haciahaciaadelanteadelante

Wheels 8

FuerzaFuerza dede FricciFriccióónn

Wheels 9

Los DosLos Dos Tipos Tipos de Friccide Friccióónn

FricciFriccióónn EstEstááticatica..

Act Actúúaa evitandoevitando queque loslos cuerposcuerpos empiecenempiecen aa resbalarresbalar..

LasLas fuerzasfuerzas var varííanan de cero a unde cero a un llíímitemite superior.superior.

FricciFriccióónn CinCinééticatica. (o. (o porpor deslizamientodeslizamiento ) )

Act Actúúaa parapara detenerdetener cuerposcuerpos queque yaya estestáánn resbalandoresbalando..

LasLas fuerzasfuerzas tienentienen unauna magnitudmagnitud fijafija..

Wheels 10

FricciFriccióón estn estááticatica

Wheels 11

PreguntaPregunta 22

CuandoCuando sese empujaempuja unun trineotrineo enen reposoreposo:: ¿¿PorPor ququéé

pareceparece ““destrabarsedestrabarse deldel pisopiso”” y y empezarempezar aa

deslizarsedeslizarse facilmentefacilmente alal empujarloempujarlo concon suficientesuficiente

fuerzafuerza??

Wheels 12

LasLas FuerzasFuerzas de Friccide Friccióónn

Aumentan Aumentan cuandocuando:: SeSe ejerceejerce presipresióónn sobresobre laslas superficies.superficies.

Las superficies sonLas superficies son mmááss áásperassperas..

LaLa fuerzafuerza estestááticatica MMááximaxima eses mayormayor queque lala fuerzafuerzade friccide friccióónn cincinééticatica.. LasLas imperfeccionesimperfecciones dede laslas superficies sesuperficies se

interpenetraninterpenetran mmááss..

LaLa fuerzafuerza de friccide friccióónn disminuyedisminuye cuandocuando sese iniciainicia elelmovimientomovimiento relativorelativo..



3

Wheels 13

FricciFriccióón Cinn Cinééticatica

Wheels 14

LosLos Trineos Trineos y la Fricci y la Friccióónn

UnUn trineotrineo enen reposoreposo:: ExperimentaExperimenta la friccila friccióónn estestááticatica..

NoNo empezarempezaráá aa moversemoverse hastahasta queque lolo empujenempujenfuertementefuertemente..

UnUn trineotrineo enen movimientomovimiento:: ExperimentaExperimenta la friccila friccióónn cincinééticatica..

NecesitaNecesita serser empujadoempujado oo frenarfrenaráá hasta detenerse.hasta detenerse.

ExperimentaExperimenta desgastedesgaste sisi sese deslizadesliza sobresobre elelpavimentopavimento..

Wheels 15

PreguntaPregunta InicialInicial ::

ElEl semsemááforo cambia a verde y usted estforo cambia a verde y usted estáá dede

af af áán. Su automn. Su automóó vil acelerar vil aceleraráá mmáás rs ráápido si:pido si:

A. A. Arranca Arranca ““quemandoquemando llantallanta”” haciendohaciendo patinarpatinar

sussus llantasllantas contra elcontra el pavimentopavimento..B.B. Arranca Arranca tantan rráápidopido comocomo puedapueda,, peropero evitandoevitando

queque laslas llantasllantas patinenpatinen..

Wheels 16

Al Bloquear alguna de las Al Bloquear alguna de las

llantas el auto pierdellantas el auto pierde

traccitraccióón e inicia rotacin e inicia rotacióónn

La fricciLa friccióón es cinn es cinééticatica

El SistemaEl Sistema A.B.S A.B.S

( ( Antilocking Antilocking

BrakeBrake

SystemSystem

) )mantiene la traccimantiene la traccióónnhaciendo que la llantahaciendo que la llanta

no patine.no patine.

La fricciLa friccióón es estn es estááticatica

Wheels 17

PreguntaPregunta 33

¿¿QueQue pasapasa con la energ con la energ ííaa cuandocuando unun trineotrineo

resbalaresbala hasta detenersehasta detenerse??

Wheels 18

La fricción tiende a convertir la energía

cinética en energía térmica

Simulación Cortesía de PHET

• Rozamiento de los átomos

amarillos contra los verdes



4

Wheels 19

FricciFriccióón, Energn, Energíía, ya, y DesgasteDesgaste

FricciFriccióónn estestááticatica (la(la distanciadistancia recorridarecorrida eses cero).cero). No hay No hay trabajotrabajo y no hay y no hay desgastedesgaste..

FricciFriccióónn CinCinééticatica (la(la distanciadistancia recorridarecorrida esesdiferentediferente de cero)de cero) Hay Hay trabajotrabajo y hay y hay desgastedesgaste..

ElEl trabajotrabajo sese convierteconvierte en energ en energ ííaa ttéérmicarmica..

UnaUna cajacaja deslizandosedeslizandose convierteconvierte energ energ ííaamecmecáánicanica en energ en energ ííaa ttéérmicarmica..

Wheels 20

LasLas MuchasMuchas FormasFormas de Energde Energííaa

GravitacionalGravitacional

MagneticaMagnetica

ElectroquElectroquíímicamica

NuclearNuclear

ElasticaElastica

ElectricaElectrica

QuQuíímicamica

CinCinééticatica: la energ : la energ íía dela del movimientomovimiento PotencialPotencial:: Almacenada Almacenada enen fuerzasfuerzas entreentre cuerposcuerpos

Energ Energ ííaa T Téérmicarmica: Las: Las mismasmismas formasformas de energ de energ íía,a,

peropero divididasdivididas enen incontablesincontables fragmentosfragmentos

minminúúsculossculos..

Wheels 21

EnergEnergíía ya y OrdenOrden

UnaUna cantidadcantidad de energ de energ ííaa puedepuede ser:ser:

OrganizadaOrganizada – – energ energ ííaa ordenadaordenada ( ( ejej.. Trabajo Trabajo ) )

FragmentadaFragmentada – – energ energ ííaa desordenadadesordenada ( ( ejej. energ . energ ííaa ttéérmicarmica ) )

ConvertirConvertir energ energ ííaa ordenadaordenada enen desordenadadesordenada::

EsEs f f áácilcil

Es probableEs probable estadestadíísticamentesticamente

ConvertirConvertir energ energ ííaa desordenadadesordenada en energ en energ ííaa ordenadaordenada::

EsEs dificildificil

Es improbableEs improbable estadestadíísticamentesticamente ( ( efectivamenteefectivamente eses imposibleimposible ) )

Wheels 22

PreguntaPregunta 44

¿¿ComoComo ayudanayudan laslas ruedas aruedas a queque unun vag vag óónn sese

desplacedesplace??

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 encontacto resbalen, (observe las superficies)

Wheels 24

LosLos RodillosRodillos

EliminanEliminan la friccila friccióónn porpor

deslizamientodeslizamiento..

SonSon inconvenientesinconvenientes

porqueporque permanentementepermanentemente

sese salensalen dede debajodebajo elel

objetoobjeto y y debendeben serser

reemplazadosreemplazados..



5

Wheels 25

Las RuedasLas Ruedas

EliminanEliminan la friccila friccióónn porpordeslizamientodeslizamiento..

No seNo se salensalen dede susu puestopuesto..

PermitenPermiten queque la friccila friccióónn

estaticaestatica ejerzaejerza torques entorques en

laslas ruedas y ruedas y fuerzasfuerzas en elen el

veh vehíículoculo..

LosLos ejesejes aaúúnn poseposeéénn

friccifriccióónn porpor deslizamientodeslizamiento..

Wheels 26

v

Fricción estática

La velocidad relativaes cero en la base si larueda no resbala!

Wfricción=F║ d = fricción × 0 = 0

Esta es la fuerzaque produce un

torque y hace quela rueda dévueltas!

Wheels 27

BalinerasBalineras

EliminanEliminan la friccila friccióónn

porpor deslizamientodeslizamiento

entreentre elel ejeeje y lay la ruedarueda..

SeSe comportacomporta comocomo

rodillosrodillos queque se autose auto

reemplazanreemplazan

Wheels 28

Las RuedasLas Ruedas

¡¡HacenHacen

GirarGiraral mundo!al mundo!

Wheels 29

PreguntaPregunta 55

¿¿QuQuéé tipotipo de energ de energ ííaa tienetiene unauna ruedarueda??

Wheels 30

Ruedas y EnergRuedas y Energííaa CinCinééticatica

UnaUna ruedarueda enen movimientomovimiento tienetiene energ energ ííaa cincinééticatica::

energ energ ííaa cincinééticatica == ½½ masamasa velocidad velocidad22

UnaUna ruedarueda queque giragira tienetiene energ energ ííaa cincinééticatica::

energ energ ííaa cincinééticatica == ½½ masamasa rotacionalrotacional velocidad velocidad ang.ang.22

Los dosLos dos tipostipos de energ de energ ííaa cincinééticatica sese transfierentransfieren

mediantemediante trabajotrabajo..



6

Wheels 31

EnergEnergíía cina cinééticatica

EC = ½ masa × velocidad 2

Y la energía asociada al movimiento es;

La fricciLa friccióón afecta el movimienton afecta el movimiento

Wheels 32

La fricción tiende a convertir laenergía cinética en energía térmica –Es por eso que las cosas tienden aparar!

Wheels 33

PotenciaPotencia

Potencia = trabajo/tiempoPotencia = trabajo/tiempo

-- Velocidad con que la energ Velocidad con que la energ íía es transferidaa es transferida

-- Con mas potencia, mas trabajo puedeCon mas potencia, mas trabajo puederealizarse, (y mas energ realizarse, (y mas energ íía se transfiere) en laa se transfiere) en lamisma cantidad de tiempo.misma cantidad de tiempo.

Wheels 34

La potencia se mide en vatiosLa potencia se mide en vatios

Un Caballo de fuerza = 746 Vatios = 746 J/sUn Caballo de fuerza = 746 Vatios = 746 J/s

Wheels 35

ResumenResumen sobresobre RuedasRuedas

La fricciLa friccióónn porpor deslizamientodeslizamiento desperdiciadesperdicia

energ energ ííaa

Las ruedasLas ruedas eliminaneliminan la friccila friccióónn porpor desplazamientodesplazamiento..

UnUn veh vehíículoculo con ruedas secon ruedas se demorademora enen detenersedetenerse

Las ruedasLas ruedas libreslibres girangiran porpor la friccila friccióónn estestááticatica..

Las ruedasLas ruedas queque transmitentransmiten potenciapotencia usanusan lala

friccifriccióónn estestááticatica parapara impulsarimpulsar elel carrocarro

Wheels 36

Dos animaciones interesantes:Dos animaciones interesantes:

Link dos cuerpos uno sobre otro

Link parche con fricción



7

Wheels 37 Wheels 38

ch02_3_wheelscj

Documents