3. Fuerzas de rozamiento
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El rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos en contacto, impidiendo que deslice uno sobre otro. Es la fuerza responsable, por ejemplo, de que podamos andar y depende, entre otras cosas, de la naturaleza de las superficies en contacto: si son muy rugosas, se "agarran" al intentar deslizar una sobre otra, como puedes ver en la imagen.
Seguro que ya sabes que no es lo mismo andar en el asfalto que sobre el hielo. Cuando intentas andar sobre el hielo ¡el rozamiento es mucho menor!, por lo que te resulta mucho más difícil desplazarte.
Actividad de Lectura
Tacos de rozamiento
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Coge un taco de madera o metálico enganchado a un dinamómetro y vas a deslizarlo por distintas superficies, tal y como muestra la imagen.
Debes tener en cuenta:
- tendrás que tirar del taco siempre horizontalmente.
- una vez que se empieza a mover, intenta que la velocidad del mismo sea constante.
Cuando esté en movimiento, anota el valor que marca el dinamómetro en cada superficie. ¿Marca siempre el mismo valor? ¿A qué crees que es debido?
Diagramas de fuerzas
Cuando empujamos o tiramos de un objeto para moverlo por deslizamiento aparece una fuerza llamada fuerza de rozamiento (FR).
Si te fijas en las imágenes, podrás observar que tanto cuando la persona empuja la caja como cuando tira de un bloque está ejerciendo una fuerza. A causa de esta fuerza aparece otra fuerza que se opone a la primera: es la llamada fuerza de rozamiento.
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Como has visto, es distinto arrastrar el taco de madera por las distintas superficies: la fuerza de rozamiento depende de la naturaleza de las superficies en contacto. Cuanto más rugosas sean, mayor será la fuerza de rozamiento y cuanto más pulidas, menor. Por eso es más difícil andar por el hielo, ya que la fuerza de rozamiento es mucho más pequeña que en el asfalto y es más difícil andar.
Actividad
Fuerzas de rozamiento
La
fuerza de rozamiento es la fuerza que aparece cuando un cuerpo se intenta
desplazar sobre otro y cuyo sentido se opone al deslizamiento de ambas.
Su valor depende de cómo sean las superficies de los cuerpos involucrados.
AV - Reflexión
Intensidad de la fuerza de rozamiento
Observa como un mismo cuerpo se desliza en distintas superficies con distinta rugosidad, desde una hipotética sin nada de rozamiento (situación casi imposible en la realidad) hasta una con mucho rozamiento.
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Haz una descripción de lo que observas y representa un esquema para cada caso donde aparezca (si es necesario) la fuerza de rozamiento.
Por último, relaciona lo observado con la intensidad de la fuerza de rozamiento.
AV - Reflexión
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Escalando paredes casi verticales
¿Por qué crees que los escaladores no suben con zapatillas normales y utilizan pies de gato? ¿Qué crees que puede pasar cuando estos están sucios o mojados?
Pre-conocimiento
Rozamiento en el agua
El rozamiento no es exclusivo de los sólidos, también se presenta en líquidos y gases, como sabrás si alguna vez has intentado andar dentro del agua. En el vídeo puedes observar como el rozamiento frena una bala disparada dentro de una piscina.
Actividad de Lectura
La experiencia de Galileo
Vas a utilizar la siguiente animación en la que dos bolas caen desde la torre de Pisa, reproduciendo uno de los más famosos experimentos de la Física hecho en el siglo XVI por Galileo Galilei, uno de los padres de la ciencia moderna.
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a) Para ello, empezarás dejando caer las dos esferas idénticas (salvo por su color) desde la torre sin considerar la fuerza de rozamiento (botón de rozamiento en rojo).
A continuación vas a reducir el tamaño de la esfera amarilla y lanzarlas de nuevo desde la torre ¿Ocurre algo distinto a la situación anterior?
b) Repite el experimento teniendo en cuenta el rozamiento para la esfera amarilla (para ello tienes que hacer un clic en el botón de rozamiento que pasará a ser verde). ¿Qué observas? ¿Qué le ocurre a la esfera amarilla? ¿Y si la haces más pequeña?
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Caída libre en el vacío
Como has podido observar en el experimento de la torre de Pisa, el hecho de que algunos cuerpos caigan más rápido que otros se debe a la presencia del aire: el rozamiento se origina debido a la fricción de los cuerpos con el aire. En el siguiente vídeo vas a observar dos experimentos distintos que lo demuestran: el primero en una cámara de vacío a la que se le ha extraído todo el aire y el segundo nada más y nada menos que en la Luna, que no posee atmósfera.
Fíjate en que los objetos caen con la misma velocidad en ausencia de aire.
Actividad de Lectura
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Perdiendo los papeles
Coge dos hojas de papel idénticas (con la misma masa). Déjalas caer arrugando una de ellas ¿Qué observas? ¿Depende la velocidad de caída de la masa? Explica la razón de lo que observas en el experimento.
AV - Reflexión
El Pequeño País
Con todo lo que has aprendido ¿eres capaz de hacer un análisis físico de lo que sucede en el cómic?
Actividad
El rozamiento con el aire
Todos los cuerpos caerían a la vez si no existiese rozamiento entre ellos y el aire de la atmósfera. Sin embargo, el rozamiento es distinto dependiendo de su forma o tamaño, pero no de su masa.