Acción de una fuerza horizontal

Uno de los posibles casos en los que podemos hacer que un cuerpo se mueva horizontalmente sobre una superficie horizontal consiste en aplicarle una fuerza paralela a dicha superficie que llamaremos F. En ese instante, sobre el cuerpo estarán interviendo junto a F las tres fuerzas estudiadas en apartados anteriores: el peso (P), la fuerza normal (N) y la fuerza de rozamiento (FR).

Las fuerzas que intervienen sobre un cuerpo que se encuentra sobre una superficie horizontal y al que se le aplica una fuerza paralela a la superficie son las que se muestran en la figura.  Verticalmente actúan la fuerza normal y el peso. Horizontalmente la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento

En esta situación se cumple que la fuerza resultante tiene la misma dirección y sentido que la fuerza aplicada y además:

F=F-FRF-FR=m·aN=P

donde:

  • F, N, FR y P son los módulos respectivamente de la fuerza aplicada, la normal, rozamiento y peso.
  • ΣF es el módulo de la fuerza resultante que se obtiene al sumar las cuatro fuerzas que intervienen.
  • m es la masa del cuerpo.
  • a es la aceleración que adquiere el cuerpo tras aplicar la fuerza.

Demostración

Haciendo uso de lo estudiado anteriormente en el apartado de suma de fuerzas concurrentes, el módulo de la fuerza resultante de las cuatro fuerzas es la suma del módulo de la fuerza resultante de las fuerzas que actúan sobre el eje y, que llamaremos ΣFy y la resultante de las fuerzas del eje x que llamaremos ΣFx.

F=Fx+FyFx=F-FRFy=N-P

Cada una de las fuerzas resultantes son equivalentes al producto de la masa de cuerpo y el aceleración en cada uno de sus ejes, de acuerdo a la ecuación fundamental de la dinámica.

Fx=F-FR=m·axFy=N-P = m· ay

Como el cuerpo no se mueve ni hacia arriba, ni hacia abajo la aceleración en el eje y a= 0. Además como la única aceleración que existe es la del eje x, podemos decir que a = ax. Por tanto:

Fx=F-FR=m·aFy=N-P = 0

O lo que es lo mismo:

F=F-FRF-FR=m·aN=P

Y ahora... ¡Ponte a prueba!

Ficha de ejercicios resueltos

Aquí puedes poner a prueba lo que has aprendido en este apartado.

Fuerza de fricción en un plano horizontal

dificultad

Sobre una caja de 1200 g de masa situado sobre en una mesa horizontal se aplica una fuerza de 15 N en la dirección del plano. Calcula la fuerza de rozamiento (fuerza de fricción) si:

a)  La caja adquiere una aceleración igual a 2,5 m/s2.
b)  La caja se mueve con velocidad constante. 

Un coche en una carretera horizontal

dificultad

Si sobre un coche de 1 tonelada de masa que parte del reposo, su motor le aplica una fuerza de 5500 N, y experimenta una fuerza de rozamiento entre las ruedas y la carretera equivalente a 1000 N, determina:

a) La velocidad que alcanzará después de 5s si parte del reposo.
b) El valor del coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción.
 

Masa de un cuerpo en un plano horizontal

dificultad
Determinar la masa de una caja sabiendo que para arrastrarla por una superficie horizontal que tiene un coeficiente de rozamiento µ=0,2 se requiere una fuerza de 500 N. Suponer que la caja se desplaza mediante un movimiento rectilíneo uniforme (m.r.u.)

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