La aceleración de la superficie sin fricción representa cómo se mueve el cuerpo sobre la superficie sin fricción con velocidad constante.
Cuando la superficie no tiene fricción, ninguna fuerza neta sobre el movimiento detiene su movimiento. Por tanto, el cuerpo continúa viajando con la misma velocidad. Esa es la razón por la que interpretamos "sin fricción" como "moverse sin parar". El evento de no aceleración se llama "aceleración superficial sin fricción".
Cuando dos cuerpos aceleran para deslizarse entre sí, experimentan las fuerzas opuestas en su punto de contacto de superficies que los desaceleran. Una de las fuerzas opuestas es un fuerza normal que actúa perpendicular a la superficie, y el otro es un fuerza de fricción que actúa tangente a la superficie. Estas fuerzas opuestas proporcionan energía a las partículas internas del cuerpo que cambian sus distancias interatómicas, lo que lleva a desacelerar el movimiento del cuerpo.
Los cuerpos con superficies sin fricción no se deforman ya que su distancia interatómica permanece igual durante su movimiento. En tal superficie sin fricción, la fuerza normal que actúa hacia arriba pasa a través del centro. En consecuencia, el cuerpo en movimiento experimenta cero esfuerzo de torsión o fuerzas cero alrededor de su centro. Es por eso que las fuerzas netas no pueden desacelerar o acelerar el cuerpo, y el movimiento de rotación y traslación del cuerpo no se puede cambiar.
De ahora en adelante, si el cuerpo se mueve sobre una superficie de fricción, se moverá para siempre sin aceleración ni cambio en su movimiento.
Superficie sin fricción versus superficie rugosa (crédito: Shutterstock)
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¿Qué es la aceleración en una superficie sin fricción?
La aceleración en una superficie sin fricción es el movimiento perpetuo del cuerpo en ausencia de fuerza de reacción.
La aceleración en cualquier superficie es la medida de la fuerza ejercida por la superficie. La fuerza de fricción, que se supone que detiene el movimiento, se elimina en la superficie sin fricción. Dado que las fuerzas netas que actúan sobre el cuerpo se vuelven cero, la aceleración en superficies sin fricción también es cero.
Aceleración en diferentes superficies
As Primera ley de movimiento de Newton estados: la fuerza muscular aplicada hace que el cuerpo se mueva en la dirección de la fuerza con la misma velocidad. Como Segunda ley del movimiento de Newton estados - el cuerpo se acelera, equivalente a la aplicada muscular vigor.
F = ma …………… (*)
A diferencia de la primera ley, la segunda ley también explica la situación en la que la fuerza neta sobre un objeto no es cero. Eso significa que las diversas fuerzas producen diferentes aceleraciones de un objeto.
As Tercera ley del movimiento de Newtown estados: hay una fuerza de reacción para la fuerza aplicada ejercida por la superficie del otro cuerpo cuando se produce la fricción entre dos superficies.
"El Fuerza de fricción es directamente proporcional a la fuerza normal. “
Ffric = µFN
Considerando que, μ es coeficiente de fricción.
Cuando suavizamos la superficie de diferentes maneras, reducimos el coeficiente de fricción μ de la superficie que depende de la rugosidad de la superficie. En una superficie sin fricción de este tipo, solo la fuerza normal actúa sobre el cuerpo, pero a lo largo de su movimiento cuando el cuerpo comienza a deslizarse. Ninguna fuerza de reacción puede resistir el movimiento del cuerpo. Es por eso las El cuerpo se mueve en la dirección horizontal o a lo largo de la trayectoria de la fuerza aplicada con velocidad constante en superficies sin fricción.
Según Ley de movimiento de Newton, el cuerpo se moverá con movimiento constante permanentemente, excepto que le apliquemos una pequeña cantidad de fuerza. Por lo general, la fuerza de fricción se opone al movimiento constante. pero en un superficie sin fricción, sin embargo, no hay fuerza para resistir el movimiento. Ese es el cuerpo viajará una y otra vez.
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¿Cómo afecta una superficie sin fricción a la aceleración?
La superficie de fricción afecta la aceleración del cuerpo al eliminar la fuerza de fricción que se opone al movimiento.
Cuando el cuerpo se desliza sobre una superficie rugosa, desacelera rápidamente para descansar debido a la fuerza de fricción. Pero si suavizamos la superficie para eliminar la fuerza de fricción, el cuerpo se desliza más lejos. Así es como la superficie de fricción afecta la aceleración del cuerpo para deslizarse en un camino recto sin fin.
Supongamos que aplicamos una fuerza de empuje sobre un bloque que descansa sobre una mesa. Primero, el bloque se deslizará sobre la superficie de la mesa debido a la fuerza de empuje, pero se detiene después de un tiempo debido a fuerza de rozamiento de la mesa. Los diversos tipos de fricción fuerza - como corredizo fricción y laminación fricción, oponerse al movimiento del cuerpo y evitar que el cuerpo se resbale.
La superficie sin fricción afecta la aceleración
Si suavizamos la superficie de la mesa, el tiempo transcurrido entre el bloque comienza a deslizarse y el resto aumentará. Suponga que la superficie de la mesa se vuelve sin fricción de manera que su fricción se vuelve casi insignificante. En ese caso, el bloque procede a deslizarse a lo largo de un camino recto sin requerir ninguna fuerza para continuar la mayor distancia.
La superficie sin fricción no permite la aceleración de ningún objeto a menos que lo aceleremos con una fuerza externa desequilibrada.. por ejemplo, cayendo. Cualquier otra fuerza empleada en paralelo a una superficie sin fricción haría que el cuerpo se deslizara ya que la fuerza de fricción está ausente. El cuerpo en movimiento no puede realizar ningún movimiento lateral sobre una superficie sin fricción.
Un avión sin fricción no existe en la vida real. A pesar de su inexistencia, un avión sin fricción tiene un valor significativo en el diseño de carreteras, motores y motores, etc.
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¿Cómo encontrar la aceleración de un objeto en una pendiente sin fricción?
La aceleración en un vehículo sin fricción pendiente se determina resolviendo la fuerza gravitatoria en el objeto en dos componentes.
En una pendiente sin fricción, un objeto se mueve paralelo al plano. La fuerza normal y la componente perpendicular gravitacional se cancelan entre sí ya que ambas fuerzas están en la misma dirección. Por lo tanto, solo la componente paralela gravitacional acelera un objeto en pendiente sin fricción.
Cualquier objeto acelera en una superficie sin fricción de un plano inclinado. Podemos medir su aceleración o calcularla determinando el componente de peso que desciende por la pendiente e implementando Segunda ley del movimiento de Newton.
Cuando un objeto se desliza sobre una pendiente sin fricción, una superficie ejerce la fuerza normal N sobre él, y fuerza gravitacional es ejercido por la tierra, que es el peso del objeto. La fuerza normal es perpendicular y la fuerza gravitacional es verticalmente hacia abajo a la superficie..
Dado que la pendiente no tiene fricción, un objeto acelera a lo largo de la pendiente y se restringe aún más en paralelo a su superficie a medida que avanza. Por lo tanto, la fuerza neta, como la fuerza normal N y la componente y de la fuerza gravitacional (mgcosθ), perpendicular a la pendiente, debe ser cero. Como resultado, solo el componente x de la fuerza gravitacional (mgsinθ) es paralelo a la pendiente, lo que acelera un objeto en una superficie sin fricción.
F = mgsinθ ………… .. (1)
Comparando ecuación (*) y (1), obtenemos
ma = mgsenθ
a = gsenθ ……………… (2)
Considerando que θ es el ángulo de inclinación yg es el aceleración debida a la gravedad o aceleración producida por la fuerza gravitacional.
En una superficie sin fricción, la fuerza necesaria para acelerar un objeto es mgsinθ, que acelerará igualmente a gsinθ.
Aceleración en pendiente sin fricción
Al verificar los eventos limitantes en superficies sin fricción, también podemos notar que
- No hay fuerza a lo largo de una superficie horizontal sin fricción ya que el ángulo inclinado θ es cero.
- La fuerza a lo largo de una superficie de fricción vertical es mg como ángulo inclinado θ = 90 °.
Lea más sobre Tipos de fuerzas.
¿Cuál es la aceleración de un objeto que se desliza por una rampa sin fricción?
La aceleración de un objeto que se desliza por una rampa sin fricción es menor que la aceleración debida al valor de la gravedad.
La aceleración de un objeto en la superficie sin fricción de una rampa inclinada es igual a gsinθ. La rampa tiene ángulos posibles 0 <θ <90 °, dando valores 0
Como explicamos anteriormente, la aceleración en una superficie sin fricción es gsinθ.
En otras palabras, en una superficie sin fricción, la masa de un objeto se cancela, lo que predice que cualquier objeto, independientemente de su tamaño y masa, se deslizará hacia abajo sobre una superficie inclinada sin fricción con la misma aceleración gsinθ.
Dado que g = 9.8 m / s2 y θ = 30° para una rampa inclinada.
Sustituyendo los valores anteriores en ecuación (2), obtenemos
a = 9.8 sin 30°
a = 9.8 * ½
a = 4.9 m / s2
Cualquier objeto se acelera típicamente con 4.9 m / s2 en una superficie sin fricción de un plano inclinado.
Si un objeto parte del reposo y luego viaja una distancia x, bajando la rampa sin fricción en el tiempo t; el de la ecuación cinemática de movimiento x=(1/2)en2 se convierte en, x=(1/2)gsenθt2
Podemos averiguar el tiempo que tardará un objeto en llegar al final de la rampa.
Tenga en cuenta que cuando un ángulo de rampa inclinado es 90°, un objeto caerá libremente hacia abajo.
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