¿Por qué los bloques de arriba pueden rezagarse respecto al de abajo?

La fricción entre capas no pasa de μN. Si el de abajo se acelera más de lo que esa fricción puede arrastrar a los de arriba, las capas resbalan: abajo la rapidez es mayor.

¿Cuándo viaja toda la pila como un solo cuerpo?

Cuando la aceleración no supera μ_bl g: entonces las tangenciales siguen dentro del límite de fricción estática. Además la tracción debe vencer la fricción con la mesa; si no, la pila ni se mueve.

¿Por qué en la estimación de pila rígida a = (F − μ Nmg)/(Nm)?

Toda la pila de masa Nm desliza sobre el apoyo como un todo: la resultante es F menos la fricción con la mesa, dividida entre la masa total. Entre capas no hay corte.

Pila de bloques y fricción

Se tira en horizontal del bloque de abajo: la fricción entre capas limita el corte. Compárese con la estimación de pila rígida.

Sobre el modelo

Bloques iguales apilados; se tira en horizontal del de abajo. Entre vecinos la fuerza tangencial no supera la fricción seca: |T| ≤ μN, donde N es la normal en el contacto (peso de todo lo que está arriba). El apoyo tiene su propio coeficiente μ. Si la tracción es grande, las capas de abajo pueden deslizar más rápido que las de arriba. Para una pila rígida, a ≈ (F − μ_gr Nmg)/(Nm), y las capas viajan juntas solo si a ≤ μ_bl g. Los enlaces del modelo son elásticos y amortiguados, pero el tope de fricción es el de la estimación de aula.

Para quién: Bachillerato: fricción estática y cinética, pila de bloques, fuerza de tracción.

Conceptos clave

fricción estática
fricción cinética
reacción normal
pila de bloques
fuerza de tracción

Cómo funciona

Se tira del bloque de abajo con fuerza F. Entre capas la tangencial no pasa de μN, donde N es el peso de todo lo que está arriba. Si F es grande, las capas de abajo arrancan y las de arriba se quedan atrás. Para una pila rígida, a ≈ (F − μ_gr Nmg)/(Nm); no hay resbalón entre capas mientras a ≤ μ_bl g. En pantalla: rapideces del bloque de abajo y del de arriba.

Fórmulas principales

N_i = (N−i)·mg en la frontera i; |T_i| ≤ μ N_i; apoyo: |F| ≤ μ_g N_tot

Sin resbalón: a ≤ μ_s,cap g, F > μ_s,ap N_tot m g para empezar a deslizar sobre la mesa

Preguntas frecuentes

¿Por qué los bloques de arriba pueden rezagarse respecto al de abajo?: La fricción entre capas no pasa de μN. Si el de abajo se acelera más de lo que esa fricción puede arrastrar a los de arriba, las capas resbalan: abajo la rapidez es mayor.
¿Cuándo viaja toda la pila como un solo cuerpo?: Cuando la aceleración no supera μ_bl g: entonces las tangenciales siguen dentro del límite de fricción estática. Además la tracción debe vencer la fricción con la mesa; si no, la pila ni se mueve.
¿Por qué en la estimación de pila rígida a = (F − μ Nmg)/(Nm)?: Toda la pila de masa Nm desliza sobre el apoyo como un todo: la resultante es F menos la fricción con la mesa, dividida entre la masa total. Entre capas no hay corte.

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