Rozamiento
03 dic, 2011
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PDFEmpezando a deslizar
PRESENTACIÓN: Un bloque se sitúa en un plano inclinado ajustable que puede ser subido hasta que el bloque empieza a deslizar con aceleración. La tangente del ángulo cuando comienza el deslizamiento se corresponde con el coeficiente de rozamiento estático. Ese ángulo define la transición entre el rozamiento estático y dinámico.
- Pulling the rug from under round objects, Joe L. Ferguson, Phys. Teach. 39, 224 (2001)
- Modifying the inclined-plane experiment, D. D. Venable, A. P. Batra, and T. Hubsch, Phys. Teach. 39, 215 (2001)
- The best angle for dragging a box, Willem H. van den Berg, Phys. Teach. 38, 506 (2000)
78 responses to "Rozamiento"
El cálculo del rozamiento estático en este experimento se calcula de igual manera que en el siguiente enlace de vídeo de YouTube. En este otro vídeo se calcula el coeficiente cinético de rozamiento, el cual se presente cuando el cuerpo ha comenzado a deslizarse, a diferencia del estático.
Con respecto á forza de rozamento que estamos traballando neste apartado, veremos agora un vídeo que, de xeito moi sinxelo (só son precisos 2 libros) entenderanse estes conceptos. A forza de rozamento ou forza de fricción, é a forza entre dúas superficies en contacto, aquela que se opón ao movemento relativo entre ambas superficies de contacto (forza de fricción dinámica) ou a que se opón ao inicio do deslizamento (forza de fricción estática). No vídeo observaremos como a segunda é tan elevada que non permite que se separen os libros que están entrelazados.
No seguinte enlace explícase de forma sinxela e clara o concepto de forza de rozamento nun fluído.
No vídeo proposto neste caso, con simplemente 3 vasos cheos de sal e unha culler de madeira obsérvase de forma sinxela o efecto que produce a forza de rozamento. Cando esta é elevada impide a extracción da culler dende o vaso con sal, porén, cando a forza non actúa sobre os corpos, a extracción é mais doada.
En este enlace se puede ver la explicación bastante sencilla y visual del rozamiento, a partir del minuto 07:00 comienza el plano inclinado.
En este otro vídeo se trata también el tema del rozamiento enfocándolo desde las ideas previas.
Un experimento muy sencillo de hacer y bastante visual sería el de colocar en un vaso una cuchara de palo y a esta añadirle sal fina. Si se añade la sal y acto seguido se extrae la cuchara saldrá sin problemas.
Si se repite el experimento, pero esta vez se le da unos golpecitos al vaso para que se cubran los huecos dejados por los granos de sal y que actúe la fuerza de rozamiento al extraer la cuchara se levantará el vaso y esta no saldrá debido a la fuerza de rozamiento.
Los neumáticos de los coches son un ejemplo de la vida cotidiana que nos puede servir para hablar sobre rozamiento. Si en un día lluvioso se forma una película de agua entre la rueda del coche y el suelo, el coeficiente de rozamiento entre la rueda y el suelo disminuye, lo que hace más difícil que el coche frene. De ahí los surcos que presentan los neumáticos de lluvia y de ahí la importancia de que no se desgasten mucho, ya que son el sistema que permite evacuar agua de la zona de contacto entre el neumático y el suelo, aumentando por tanto el coeficiente de rozamiento y haciendo el frenado del coche mucho más eficiente. El siguiente vídeo ilustra y explica cómo los surcos de los neumáticos son capaces de evacuar una gran cantidad de agua.
Este vídeo explica de xeito rápido e ameno os fundamentos teóricos do coeficiente de rozamento. Explica as diferencias entre coeficiente de rozamento estático e coeficiente de rozamento dinámico.
La fuerza de rozamiento, es la fuerza entre dos superficies en contacto.La que se opone al movimiento relativo entre ambas superficies de contacto se llama fuerza de fricción dinámica, mientras que la que se opone al inicio del rozamiento, se llama fuerza de fricción estática.
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En mi opinión este vídeo es muy visual para comprender los fundamentos teóricos del rozamiento.
Al apagar un ventilador o dejar de empujar una hamaca, entre otros ejemplos notamos que el cuerpo en movimiento se detiene. En los ejemplos mencionados anteriormente la causa de la disminución de la velocidad es la acción de la fuerza de rozamiento, a la que también se le conoce como fuerza de fricción.
Las leyes elementales sobre la fricción fueron postuladas en 1699 por el francés Amontons, aunque originalmente ya habían sido descibiertas por Leonardo da Vinci dos siglos atrás. El rozamiento es un fenómeno que observamos todos los días y con aplicaciones el múltiples campos; en la ingeniería se trabaja constantemente con los coeficientes de rozamiento estáticos (que ilustran la fuerza que se opone al inicio del movimiento) y dinámicos (la fuerza que se opone en el caso de un cuerpo en movimiento), los cuales se establecen según dos materiales en concreto. Estos valores son conocidos para la mayoría de los materiales. En este vídeo puede verse una clase práctica en la que se explica este concepto a un grupo de alumnos muy pequeños, de una manera muy directa y divertida.
Es un método muy visual para calcular el coeficiente de rozamiento estático. En este vídeo se muestra de una forma clara y práctica cómo unos alumnos hacen diferentes mediciones del ángulo, en el momento que empieza a darse el deslizamiento. Para cada medición emplean diferentes superficies y también cambian el material que recubre la superficie del objeto, a pesar de tener la misma masa, para así ver cómo la textura de la superficie y la del objeto influyen en el rozamiento.
Con un coeficiente de rozamiento de entre un 5% y un 20% respecto al acero pulido, el DLC (diamond-like carbon) o Carbono tipo Diamante es quizá el material que presenta menor fricción de todos. En la industria automovilística, se emplea frecuentemente. Como podéis ver en este enlace.
O estudo das forzas de rozamento, a un nivel inicial, é decir, sen preocupación pola determinación de coeficientes que requiran de experiencia ben calibradas, pódese comenzar pola caracteristica máis evidente : é o frotamento entre superficies o que as provoca e define a súa natureza electro-magnética. Neste senso a visualización do video e a posterior construcción de aparatos que sigan o modelo, facilita o entendemento e prepara ao alumnado para o seguinte paso: a determinación experimental dos coeficientes de rozamento.
Este vídeo es una aportación más que contribuye a facilitar al alumno la comprensión del coeficiente estático y dinámico.
Un feito e concepto moi ben traballado nestes videos, con ideas moi útiles para levar a cabo no ensino secundario.
Distintas ideas para que el alumno pueda comprender el concepto de rozamiento. Muy interesante.
El video de los libros viene muy bien para asentar conceptos sobre el rozamiento en los alumnos de secundaria
Como profesor me gustaría meterme en el cerebro de un adolescente de 15 años. Los siguientes comentarios los realizaré pensando como dicho adolescente. Un chico puede comprobar con cierta facilidad que en el mundo nos rodean distintas fuerzas y que éstas producen movimientos o equilibrios. Hay fuerzas que aunque no sean visibles, si son relativamente fáciles de comprender: La fuerza de la gravedad se comprueba dejando caer un objeto desde una altura, la fuerza elástica parece obvia, la electromagnética se podría intuir, una fuerza ejercida sobre un cuerpo se observa. Todas estas fuerzas parecen producidas por «algo real que ya existe». El magnetismo de la tierra produce su fuerza correspondiente, la elástica parece contenida en el muelle, la electromágnetica surge del magnetismo y del movimiento de electrones, la primera ley de Ley de Newton parece tener un origen claro. Es más complicado entender que si se empuja una pared, ésta empujará con la misma fuerza (cómo si la pared tuviera vida!!). Pero si existe una fuerza realmente «extraña» y difícil de explicar es la fuerza de rozamiento: Es aquella fuerza que existe entre dos superficies en contacto y que se opone al movimiento de una sobre la otra. Es decir que es una fuerza que aparece solo y cuando deseamos aplicar una fuerza sobre un objeto en contacto con otro. Se podría entender con alguna lógica la existencia de una resistencia dinámica (aquella que nos acaba frenando).
Pero, ¿que ocurre con la fuerza estática? ¿Es fácil explicar la existencia de una fuerza que proviene de la rugosidad de las superficies y que ésta siempre será igual a la fuerza aplicada (similar a las fuerzas de acción-reacción)? Si no se desea empujar un objeto que se encuentra sobre el suelo, el objeto no ejercerá ninguna fuerza. Pero si se comienza a empujar, éste responderá con la misma fuerza pero de sentido contrario. Si aumentamos la fuerza, el objeto aumentará dicha fuerza (como si tuviera vida). Las fuerzas irán aumentando hasta que el objeto se ponga en movimiento. ¿Cómo entiende un niño de 15 años la existencia de una fuerza que existe dentro de todos los cuerpos, pero que solo se manifiesta en el momento que se le aplica otra fuerza sobre dicho cuerpo, y lo hace siempre en la misma dirección, sentido contrario y con el mismo valor? ¿Que experimento se podría realizar para aclarar este concepto de una forma realmente clarificadora y visual? Nuestro adoslescente de 15 años pensará sabiamente:
¿Es posible que las leyes que se utilizan para explicar nuestro universo no puedan explicarlo todo y que se de por supuesto conceptos que no son nada claros y en el futuro quizás se clarifiquen?.
Neste vídeo dun rapaz noviño explícase moi ben e sinxelamente por que é o rozamento o que condiciona a velocidade de caída dos corpos.
Llevándolo al terreno de la biología, el rozamiento es importante para algunas especies trepadoras, que no presentan sustancias adhesivas ni tampoco ventosas, como es el caso de los geckos arborícolas. Como sabemos, las superficies rugosas producen mayor rozamiento y esto es lo que algunas especies de geckos llevan al extremo, pues presentan unas almohadillas pilosas en las plantas de los pies, cuyas terminaciones tienen 0’2 micrómetros de espesor. De esta manera son capaces de adherirse a rugosidades ínfimas como las de un vidrio, manteniéndose sobre él incluso en vertical.
En Galicia no son abundantes, pero en otros lugares de España hay bastantes y alguno a veces se cuela en una casa. En estos lugares presentarles el ejemplo al alumnado sería más sencillo, aquí probablemente habría que mostrárselo con un vídeo. Quizás uno como este podría resultar muy atractivo para los chavales, ya que explica científicamente porque Spiderman no podría trepar paredes. En la misma web resulta interesante no sólo el vídeo, también el texto que discute las distintas adaptaciones evolutivas para suplir los problemas que genera el tamaño corporal a la adhesión a superficies. Sin más preámbulos, este es el enlace.
Lo que me ha gustado de este proyecto ha sido que muestra en la práctica el típico problema de física sobre fuerzas de rozamiento. El mostrar de esta forma el problema clásico, el típico dibujo de un objeto sobre un plano inclinado, pero presentándolo con objetos reales. De esta forma atrae la atención y facilita la comprensión del problema, del concepto a estudiar y del método de calcular el rozamiento real de distintos objetos y superficies.
Siempre es interesante, además, transmitir la importancia del rozamiento en la vida cotidiana, y no simplemente como un concepto teórico. El rozamiento es esencial en las pastillas de freno, por ejemplo; para evitar resbalones, se fabrican zapatos con suelas “antideslizantes” cuya principal característica es modificar las condiciones de rozamiento entre el calzado y la superficie; o simplemente entender que es el motivo por el cual al lanzar un objeto finalmente se detiene, porque el rozamiento le resta energía cinética.
Llevando esta actividad al aula es una forma fácil de que el alumnado ponga en práctica
Típico ejercicio de cálculo de fuerzas de rozamiento sobre un plano inclinado de 4º de la ESO. Sin embargo, el llevar esta actividad al aula, ayuda al alumnado a interiorizar los conceptos, ya que podrá poner en práctica los cálculos realizados sobre papel. Otra actividad muy sencilla y visual, además de motivadora, podría ser construir “pistas” para carreras de coches con diferentes ángulos y superficies, como vemos en el siguiente blog.
El experimento, si se le puede llamar así, es una forma sumamente simple de mostrar en la práctica el rozamiento, de hecho puede hacerse con prácticamente cualquier objeto, no es necesario preparar absolutamente nada. Sin embargo, creo que podría sazonarse la práctica con un elemento motivador como son las aplicaciones móviles, ya que los alumnos tienden a pensar que “si se hace con el móvil no puede ser aburrido”, por lo que considero que debe aprovecharse este interés en los móviles por parte de los alumnos para hacer pedagogía. Para este experimento se me ocurre, que los alumnos pueden descargarse en sus móviles la App Dinámica del Plano Inclinado, es una calculadora con la que los estudiantes pueden “jugar” creando sus propios problemas de rozamiento, o corrigiendo los resultados de los problemas planteados por el profesor.
La grandeza de este experimento en su sencillez a la hora de reproducirlo en el aula y su aplicabilidad a muchas cuestiones que nos afectan diariamente. Se incluye por ejemplo en el currículum de física y química de 2º y 4º de la E.S.O. (Bloque 4, el movimiento y las fuerzas) o en 1º de Bachiller (Bloque 7, dinámica)
Añadiría un pequeño matiz, que sería mojar la superficie de contacto (la rampa), para simular el efecto de aquaplaning. En este caso una lámina de agua se interpone entre la rueda y el asfalto, disminuyendo la superficie de contacto, y dado que ésta no opone resistencia al giro de las ruedas o al propio movimiento del vehículo (lo mismo que ocurre si pisamos de forma inconsciente un patín), es la causa responsable de un gran número de accidentes y víctimas mortales en la carretera. No es que el agua no genere fricción (de hecho, las lanchas o los veleros de las regatas más veloces intentan tener la menor superficie de contacto posible con el agua), si no que la película de agua sobre el pavimento supone una superficie de contacto con muy poca coeficiente de rozamiento. Es por ello, que los fabricantes de neumáticos diseñan formas especiales de ruedas con canales para evacuar el agua, con una buena pero limitada efectividad
Con este ejemplo, además de ahondar un poco más en las leyes de la dinámica y las fuerzas que la componen a través de un tema que está de moda y que los alumnos escuchan ocasionalmente en los telediarios y otros medios de comunicación, trabajaremos la educación social y la concienciación al volante, y quién sabe si estaremos contribuyendo a en el futuro salvar vidas
En este vídeo se explica cómo realizar un experimento sobre aquaplanning, una rampa y un coche teledirigido.
Me sorprende mucho que en mi etapa de estudiante nunca me enseñaran el concepto de fuerza de rozamiento de una forma tan visual y práctica en lugar de limitarse a aportar la información de manera teórica y mediante la realización de ejercicios habiendo tal cantidad de ejemplos fáciles para ello. Para mostrar un ejemplo algo distinto de los que se muestran aquí, encontré este vídeo en el que se explica lo mismo mediante la realización de un aerodeslizador con un cd, la parte superior de una botella de plástico, un trozo de cartón y un globo.
Este experimento permite a los alumnos de secundaria conocer de un modo más visual y sencillo determinados conceptos de Física como el conocimiento de la fuerza de rozamiento sobre un plano inclinado. Pero además es posible jugar con otros parámetros como la fricción. Para ello, una alternativa al presente ensayo sería colocar un vaso boca abajo sobre una rampa plana con una pequeña inclinación. En ese momento no se observa movimiento. A continuación, si se moja el vaso en agua fría se observa que tampoco tiene movimiento pero si se moja el vaso en agua caliente sí comienza a deslizarse por la rampa. Esto sería debido a que el aire atrapado en el vaso se calienta, se expande y levanta ligeramente el vaso. Al reducir el contacto y la fricción, el vaso se desliza sobre la superficie inclinada.
No seguinte vídeo, uns rapaces diminúen o rozamento da superficie do plano inclinado empregando xabón para que os participantes poidan deslizarse por el aínda que o ángulo do plano sexa pequeno. Este é un xeito divertido de explicar un principio físico, iso si, na aula mellor empregar obxectos que poidamos “tirar” polo plano inclinado e que non sexan os propios alumnos os que comproben o efecto do rozamento sobre eles mesmos.
En relación a esta práctica me parece interesante tener en consideración la superficie del cuerpo que se desliza por la rampa. En realidad no afecta al deslizamiento, pero a priori a nuestros alumnos les puede parecer que si. Las superficies a nivel microscópico no son planas, sino que tienen rugosidades con estructuras similares a picos. Si ponemos una pequeña superficie sobre el plano inclinado, el número de picos en contacto será pequeño, pero él área de contacto de cada pico será grande, sin embargo si la superficie de contacto entre el objeto que desliza y el plano inclinado es grande, el número de picos en contacto será grande pero la superficie de contacto de cada uno será pequeño, puesto que la presión que ejerce estará muy repartida. Esto es lo que explica que la superficie de contacto en el deslizamiento por un plano inclinado no afecta, algo que a priori se podría pensar que sí.
Vivimos rodeados de planos inclinados, fuerzas de rozamiento….sin embargo en mi etapa como estudiante de secundaria me costó llegar a visualizar y entender todo esto. Sin embargo, de una forma tan sencilla se puede entender mejor todas esas fórmulas que nos ponían en la pizarra. Incluso, se podría hacer grupos y dar a casa uno un plano inclinado con diferente inclinación, diferente material e incluso diferente objeto a «tirar» por dicho plano y que ellos tuvieran que buscar una explicación a lo que ocurre e incluso calcular el ángulo de inclinación, la fuerza de rozamiento….
Un compañero ha comentado con respecto al concepto del rozamiento que sería interesante considerar el fenómeno del aquaplanning. Pienso que esta divergencia no se debería limitar exclusivamente a esta situación. El concepto de rozamiento es muy útil para introducir en la asignatura de física el elemento transversal de educación vial de forma general, con algunos ejemplos publicados en revistas científicas de educación, por ejemplo:
Vila, J., Sierra, C.J. (2009). Un experimento de física útil para la educación vial. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 6, 140-145.
El rozamiento es muy importante en la práctica del esquí. En el siguiente enlace a un blog sobre esquí, explican de forma coloquial como el control de la fricción puede ayudar a la hora de la práctica de este deporte.
En este caso me gustaría comentar el comentario realizado por Pablo el 15 de enero de 2017. En él menciona que los geckos utilizan sus almohadillas como superficies rugosas que producen mayor rozamiento, lo que les permite adherirse a superficies tales como vidrio en posición vertical. En realidad, los geckos tienen miles de pelos microscópicos en sus almohadillas que provocan que se generen entre ellas y la superficie de contacto fuerzas débiles intermoleculares, las fuerzas de Van der Waals, que mantienen átomos unidos. De esta manera es cómo los geckos pueden escalar superficies lisas como el vidrio con total facilidad. En el siguiente vídeo se muestra cómo funciona este mecanismo. Para complementar, también se puede visualizar un vídeo más didáctico de TED-Ed.
Como comentó Miguel, en torno a 1492 el gran genio Leonardo da Vinci descubrió las primeras reglas elementales del rozamiento en un plano inclinado, pero permaneció inédito en sus cuadernos. Fueron redescubiertas por Guillaume Amontons (1699) quien estableció las leyes que rigen las fuerzas de rozamiento y fueron desarrolladas por Charles-Augustin de Coulomb (1781) que comprobó estas leyes y estableció la diferencia entre un rozamiento estático y uno cinético. Leonhard Euler (1750) demostró que la tangente del ángulo de reposo en un plano inclinado es igual al coeficiente de fricción. Es importante cuando se imparten conceptos físicos, además de las imprescindibles demostraciones prácticas, realizar un repaso por su historia y por la aplicación actual de estos conceptos. Como aplicación innovadora de los estudios de rozamiento, Hamid Marvi et al. (2014), del Georgia Institute of Technology, estudiaron el movimiento de las serpientes para el diseño de robots capaces de trepar y aferrarse a las superficies. En el siguiente enlace se presenta un vídeo sobre su investigación.
Marvi, H., Gong, C., Gravish, N., Astley, H., Travers, M., Hatton, R. L., … & Goldman, D. I. (2014). Sidewinding with minimal slip: Snake and robot ascent of sandy slopes. Science, 346(6206), 224-229.
Vídeos y explicaciones muy útiles para la introducción el concepto de Fuerza de Rozamiento. Como mencionaban en comentarios anteriores podríamos dar algunos ejemplos más prácticos como el esquí. También, para una vez hayamos explicado el tema y la teoría completamente, tendríamos como opción dar a los alumnos algo de material para revisar su nivel práctico. En el vídeo siguiente encontramos un par de ejemplos y su resolución.
Gracias a esta web divulgativa he llegado a este vídeo en donde se explican muy bien y de manera muy ilustrativa qué es la fuerza de rozamiento, acompañado de un vistoso experimento que ayuda a entender cómo funciona la fuerza de fricción, fenómeno que también está íntimamente ligado con la fuerza de rozamiento por deslizamiento.
Si queremos ilustrar de forma divertida la fuerza de rozamiento debemos construir en verano un tobogán pendiente abajo. Este funciona cuando la superficie húmeda permite deslizar el flotador, aquí la fuerza de rozamiento es casi nula. Dejo por aquí un ejemplo de como pasarlo bien un día caluroso.
En la Mecánica de Rocas el ángulo de fricción es un parámetro muy importante. Sin embargo, fue recientemente cuando se aprobó un método sugerido para la obtención de este parámetro. Este método fue desarrollado por el Laboratorio de Mecánica de Rocas de la Escuela de Minas y Energía de la Universidad de Vigo, en colaboración con universidades internacionales.
Experimento interesante que ayuda a comprender el concepto de rozamiento. Es un método muy visual que permite el cálculo del coeficiente de rozamiento estático en el aula con un material muy sencillo. La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece en el mismo instante en que hay dos cuerpos en contacto. El rozamiento entre dos superficies en contacto ha sido utilizada por nuestros antepasados más remotos para hacer fuego frotando maderas. En la actualidad, tiene una gran importancia económica, ya que se estima que si se le prestase mayor atención se podría ahorrar muchísima energía y recursos económicos. El siguiente vídeo muestra mediante gráficas y de forma creativa qué es la fuerza de fricción.
Este proyecto, así como los vídeos que le acompañan, me parece de gran utilidad a la hora de entender y de explicar los conceptos de coeficiente de rozamiento estático y dinámico, reflejando la explicación de una manera muy clara a través de la relación que existe entre el ángulo al que se debe colocar un plano inclinado para conseguir que, un bloque situado sobre él, adquiera aceleración y se deslice. Me parece una manera muy sencilla y visual de explicar estos conceptos al alumnado que, de manera teórica, pueden resultar más complicados de asimilar. Además, este experimento se puede replicar en el aula (incluso en casa) de manera que el alumn@ puede visualizarlo con gran claridad, incluso llevarlo a cabo por sí mism@. Con respecto a esta experiencia, me parece muy interesante este vídeo donde se explica el concepto de fricción y cómo le afectan las diferentes superficies de estudio.
Muy buen ejemplo de cómo con elementos muy sencillos tanto en el aula como en casa se pueden realizar pequeñas experiencias que nos ayuden a comprender los principios físicos que rigen el comportamiento de la realidad. Es importante poner en práctica la física siempre que se pueda, priorizando las experiencias prácticas a los modelos teóricos y gráficos.
Llevando esto a la vida real sería interesante llevar a las aulas un poco la reflexión de ¿por qué nos resbalamos en el hielo? ¿por qué tiene una fuerza de rozamiento tan baja? Entre las ideas que pueden surgir las principales son: a) en realidad el hielo no resbala, la responsable es una fina película de agua líquida que se forma en la superficie; b) el coeficiente de fricción tiende a disminuir conforme aumenta la velocidad de patinaje. Las implicaciones de estudiar este hecho pueden resultar en, por ejemplo, que algún día puedan desarrollarse neumáticos mejor preparados para el hielo.
Comentarios sobre los vídeos:
1) Beginning to slide against friction: En este experimento se observa que posee superficies diferentes en cada una de sus caras. Se emplea el móvil con una aplicación para determinar el ángulo crítico con el cual desliza la moneda (u otro objeto que se desee averiguar). Se emplea el clinómetro de la app para medir el ángulo de inclinación.
La medida de este ángulo, aporta información, en este caso, obtener el valor del coeficiente de fricción estático (f_e), que se calcula como la tangente de dicho ángulo. Así que este experimento invita a estudiar muchas situaciones, por ejemplo, variando las superficies de un mismo material y ver si influye o no. O emplear materiales diferentes. Ya con un reto mayor, indagar si la temperatura en la que está inmerso, influye o no ¿Qué dice la intuición sobre esto?
2) Friction is a Force: En este interesante vídeo, con una connotación similar al anterior, indaga sobre el coeficiente de roce estático, empleando superficies diferentes (una pulida, otra normal y otra muy rugosa). Se pueden plantear el estudio de situaciones de manera similar a las ya comentadas en el vídeo anterior. También se pueden incorporar sustancias para determinar si ayudan (o empeoran) la fuerza de roce estático.
Este fenómeno lo experimenté yo en mi casa cuando tenía que abrir manualmente el portal de corredera de mi casa: para que empezase a moverse, tenía que hacer muchísima fuerza, usando las dos manos, y el peso de mi cuerpo. Una vez que el portal empezaba a moverse, con un solo dedo podía seguir moviendo el portal para vencer al rozamiento, siempre que no se detuviese de todo.
Me parece una buena forma de explicar el rozamiento y poder calcular el coeficiente de rozamiento, de una manera sencilla y rápida.
Me gustaría aportar este video sobre otro experimento sencillo de realizar, en el se aumenta la fuerza con la que se atraen los cuerpos, y por tanto se aumenta la fuerza de rozamiento, hasta que se impide el movimiento. Creo que es un experimento interesante y facilita a comprender la fuerza de rozamiento desde un punto de vista novedoso.
Experimento muy interesante para explicar el concepto de rozamiento en el aula, que podría complementar a la explicación teórica. El método propuesto es muy sencillo, lo cual permite familiarizarse con el concepto de rozamiento rápidamente. Además, permite observar la relación existente entre el ángulo de inclinación del plano y la movilidad de un objeto en función de su coeficiente de rozamiento. En este sentido, me parece muy útil este vídeo dónde se explica el concepto de fricción y la relación existente con el ángulo del plano. Por otra parte, me parece muy interesante mostrar que existen aplicaciones móviles para medir el ángulo de inclinación, creo que de esta forma se captaría mejor la atención del alumnado. Para complementar el experimento, utilizaría también diferentes materiales para el plano sobre el que se deslizan las piezas.
Con el fin de aportar una visión histórica del rozamiento me gustaría añadir está noticia en la que trata de como se ha descubierto recientemente la manera en que se transportaron las piedras para la construcción de las pirámides de Egipto, minimizando el rozamiento en la arena del desierto. Creo que este tipo de noticias en las que se juntan fenómenos físicos con hechos históricos permite tener al alumnado una visión más global de ambas disciplinas.
Aquí tenemos una explicación esencial y completa del concepto de ‘fuerza de rozamiento’, a partir de la cual desenvoca en un rozamiento estático o dinámico. Para los alumnos es interesante que integren el por qué de la transición de uno a otro, de forma que puedan buscar las variables dependientes de ello, como bien podría ser un ángulo determinado, la naturaleza de la superficie, el tamaño o naturaleza del objeto deslizante. Todo ello ayuda a ponerlo en práctica en el día a día.
Este experimento nos permite explicar el concepto de la fuerza de rozamiento de forma visual y eficaz. Su sencillez en cuanto a materiales necesarios para llevarlo a cabo se refiere, nos permite trasladarlo al aula sin dificultades. Además, como ya se mencionó en alguno de los comentarios, refleja de forma clara la relación existente entre el ángulo de la superficie, las características del material que conforma dicha superficie y el tamaño y naturaleza del objeto a deslizar. Con el objeto de ampliar el experimento podrían emplearse sustancias como aceites o antideslizantes y comprobar si su aplicación influye al rozamiento.
Vídeo interesante para explicar la fuerza de rozamiento en el aula de forma experimental, de un modo rápido y con materiales muy sencillos, para un concepto que en muchas ocasiones es difícil de entender y visualizar de forma abstracta. De todas formas, echo un poco de menos una explicación más amplia de la teoría y la composición de fuerzas que tienen lugar. Como propuesta, incluyo un link a un vídeo en el que, con el mismo experimento muy sencillo, y una app móvil, introduce el concepto del ángulo de inclinación y la repetición de los ensayos para calcular el coeficiente de fricción estático de diferentes materiales.
Con respecto al último experimento del vídeo, entiendo que ha comparado un caso de fricción por deslizamiento y fricción cinética (en el caso del uso de las canicas). Se trata de dos fricciones distintas, con coeficiente de fricción diferente. Quizás debería haberse hecho ese apunte.
En respuesta al comentario anterior de José Ángel, yo entiendo que la fricción cinética y la fricción por deslizamiento es los mismo, y se aplica a un objetivo que se está moviendo. El otro tipo de fricción entre sólidos sería la estática ¿Estoy equivocada?.
Me parece una experiencia interesante para que los alumnos hagan un trabajo de investigación en el que calculen los coeficientes de rozamiento de diferentes materiales, lo cual creo que les permitiría afianzar el concepto de fuerza de rozamiento que tantas veces les resulta difícil.
Sigo o hilo dun dos comentarios previos. Sabemos que o xeo é resbaladizo. Hai moitas teorías sobre por qué é así. Unha das teorías que prevalece na actualidade é que, efectivamente, sempre hai unha capa moi fina de auga na parte superior do xeo que lubrica o xeo e reduce a fricción causando esas caídas resbaladizas. Para evitar as caídas, ten que haber suficiente fricción para crear unha tracción que evite a caída e permita, por exemplo, a un patinador avanzar. Estas dúas cousas conséguese grazas ás afiladas cuchillas dos patíns de xeo. As cuchillas clávanse no xeo, o que crea certa fricción permitindo ao patinador levantarse e empuxar cos músculos das pernas para crear a forza necesaria para avanzar. Neste enlace desenrólase dita explicación con maior detalle, xunto con vídeos explicativos.
Interesante entrada para explicar el concepto del rozamiento de manera sencilla y con materiales al alcance de cualquiera. En las imágenes adicionales se ilustra este fenómeno con distintos materiales, superficies y objetos, el estudio de estos casos ayudará al alumnado a asimilar y comprender mejor lo que se intenta transmitir. Como material complementario, en el siguiente vídeo se explica con detalle como medir el coeficiente de rozamiento estático . También, en la siguiente publicación de la Universidad del País Vasco podemos encontrar una explicación ampliada.
Un ejemplo de aplicación en la vida cotidiana podría ser el roce entre un avión y el aire cuando está volando. Esta fricción es dependiente del diseño aerodinámico. Tanto que ya hubo varias investigaciones en las que se está estudiando diferentes técnicas de tratamiento del roce del aire en las alas que podrían reducir el consumo de combustible en la aviación comercial. El Dr. Duncan Lockerby, de la universidad de Warwick, que es director de uno de los proyectos, explicó que hacer decenas e incluso cientos de miles de agujeros sobre la superficie de las alas de un avión podría reducir enormemente el rozamiento del avión contra el aire, reduciendo así el consumo de energía y las emisiones de CO2.
Ao longo de toda a miña vida estudantil este concepto atragantouseme de tal maneira que non lograba entendelo. Estes tipos de demostracións están moi ben posto que son moi visuais á hora de demostrar como actúa a forza de rozamento nun obxecto. Indagando sobre vídeos que poidan explicalo dunha maneira sencilla para ver se me aclaraba, atopei este que o reflexa dunha maneira moi didáctica (espero que a alguén lle axude como a min!!).
Esta experiencia resulta muy visual para demostrar el concepto de rozamiento, a la vez que sencilla, lo que la hace ideal para realizar en el aula. En los cursos más avanzados, este experimento puede complementarse con esta simulación interactiva de oPhysics (página muy interesante que contiene multitud de simulaciones sobre física desarrolladas en GeoGebra). En la simulación, se pueden modificar los distintos parámetros del experimento (peso del objeto, ángulo del plano, coeficientes de rozamiento estático y dinámico, etc.) y muestra los vectores de las diferentes fuerzas que actúan sobre el objeto.
Me ha gustado mucho la forma de enseñar este concepto, como muchos otros han dicho, el rozamiento es un concepto un tanto complicado de explicar y mucho más al hacerlo mediante dibujos totalmente planos de un cuadrado en un plano inclinado. Especialmente en los primeros cursos de la ESO es esencial enseñarlos de manera gráfica y sencilla como en los vídeos de esta página. Y para los más mayores tampoco está de más ya que es de gran ayuda en cualquier caso tener un ejemplo tan visual. Me gustaría aportar algunas visiones alternativas para explicar las fuerzas de rozamiento desde una perspectiva distinta a la del plano y que bien se podrían utilizar en clase para apoyar las explicaciones. Por ejemplo, un objeto no tiene porqué tener una única fuerza de rozamiento, ¿qué quiere decir esto? pues que dependiendo de cómo se aplique el movimiento podríamos tener una u otra. Esto lo podemos ver por ejemplo en algo tan cotidiano como un pelo. Los pelos por su propia configuración están formados por pequeñas escamas, de modo que cuando cogemos un pelo con dos dedos y deslizamos a lo largo de él obtenemos una fuerza de rozamiento bastante pronunciada cuando nuestros dedos van contra estas escamas, y sin embargo en la otra dirección se deslizan con facilidad. A continuación un enlace de un paper que analiza ciertas propiedades del rozamiento de los cabellos. Igual sucede con la piel del tiburón que podemos ver en el siguiente enlace, en una dirección desliza el dedo con absoluta facilidad sin embargo en la opuesta se produce un enganche instantáneo, lo he comprobado personalmente. En este último ejemplo, este diseño lo que le aporta al tiburón son unas envidiables propiedades aerodinámicas en el agua.
El uso de distintas superficies como ejemplo, permite darse cuenta de la importancia del coeficiente de rozamiento. Me parece muy interesante de cara a ver efectivamente que tipo de materiales usamos y por qué. Por ejemplo la goma para las suelas y demás. Estaría interesante también la aplicación de líquidos para ver la modificación de este coeficiente, por ejemplo aceites, o lubricantes.
Me gustaría dejar un vídeo en el que se muestra cómo fabricar un pequeño sistema que imita el funcionamiento de los discos de freno de los coches, en los cuales el rozamiento es esencial para disminuir la velocidad del vehículo.
Me parece esencial la incorporación de vídeos de este estilo en las aulas porque la mejor forma de entender y aprender conceptos es observarlos y no limitarse a estudiar fórmulas.
El vídeo está muy bien para introducir el concepto, pero en niveles más avanzados como bachillerato se podrían realizar cálculos posteriores como el ángulo de inclinación de la superficie y el coeficiente de rozamiento estático. En este vídeo se calculan de manera muy sencilla).
También se podría realizar algún trabajo de búsqueda información para que los alumnos vinculen esta fuerza con ejemplos de la vida cotidiana como el diseño aerodinámico de los aviones, suelas de zapatos, neumáticos…
El prisma de diferentes materiales con diferentes rugosidades y diferentes coeficientes de rozamiento por cada cara es una magnifica idea para explicar y aplicar el rozamiento de diferentes materiales. En el aula se ampliaría a diferentes materiales como en el otro video o en las fotos. También sería interesante usar un mismo material con diferentes texturas de acabado, para completarlo que un mismo material también puede tener diferentes coeficientes de rozamiento.
En el aula se podría hacer una tabla de los diferentes materiales a deslizar por las diferentes superficies del prima y cubrirlo con los grados o porcentajes en la que se deslizan los materiales.
En estos vídeos, podemos encontrar dos formas muy útiles, sencillas y prácticas de hacer comprender a nuestro alumnos el fenómeno de las fuerzas de rozamiento. Cómo se puede apreciar en el primer vídeo, podríamos optar por un prisma de rozamiento. De esta manera, podríamos hacer ver de manera clara, rápida y fácil a nuestros alumnos como un mismo objeto se comporta de diferente manera en función del material con el que interactúe. No obstante, si no queremos comprar un prisma de rozamiento, podemos recurrir al segundo vídeo. Además, esta práctica puede ser realizada también por los propios alumnos desde sus pupitres y que sean ellos mismos los que interactúen con la demostración. Bastaría con pedirles el día anterior que trajesen una superficie plana, y un mismo objeto, como podría ser una pinza, cubierto por diferentes materiales. En conclusión, esta práctica puede ser una forma útil, fácil, rápida y sencilla de transmitir el concepto de las fuerzas de rozamiento a los alumnos. Además de que se podría preparar la actividad para que sean ellos mismo quienes interactúen.
Los experimentos planteados son muy interesantes para explicar el concepto de rozamiento de manera inicial, los conceptos de fuerzas, rozamiento y peso son las temáticas más usuales durante los primeros años de contacto con la asignatura de física en la educación secundaria. Estos pueden ser planteados a los alumnos para que puedan experimentar por ellos mismos en su casa o en clase. Me parece importante, hablando de fuerzas y rozamiento, el concepto de descomposición de fuerzas, ya que los efectos de la gravedad hacen que el valor de la fuerza varíe con respecto al ángulo al que este sometida, a continuación incluyo un vídeo con una explicación sencilla.
Buscando en la web más recursos sencillos encontré este juego virtual que permite simular un plano inclinado y cambiarle su ángulo y la masa a soltar para comprobar parámetros como la velocidad, el tiempo o la distancia recorrida. Creo que podría ser igual de útil y más sencillo para el alumnado que puedan ellos cambiar el valor de la masa y ver qué pasa o el ángulo del plano, además, también podrían usarlo como un recurso para luego verificar cálculos, etc.
Fácil, sencilla y para toda la familia, esta demostración de cómo la fuerza de la gravedad tendrá que ser mayor dependiendo de los tipos de material, para superar la fuerza de fricción de cada uno de ellos.
Me tocó indagar recientemente sobre el tema, para preparar otra actividad. Me parece muy interesante la forma de exponer la variación existente entre los coeficientes de fricción de los diferentes materiales, aunque se podría ir ampliar el concepto de rozamiento e introducir algunas pinceladas sobre la energía térmica generada con el roce de dos superficies.
Muy interesante la explicación acerca del rozamiento y los dos coeficientes que nos encontramos. Hay un objeto de la vida cotidiana en el que la diferencia de ambos coeficientes es muy notable (además de incómoda): los reposabrazos de algunos autobuses. Hay que hacer bastante fuerza para poder moverlos de sitio (el coeficiente estático es muy alto) pero, una vez que se inicia el movimiento, es muy difícil moverlo sólo un poco (el coeficiente dinámico es muy bajo, en comparación), por lo que resulta muy difícil colocarlo en la posición que queremos. Otro ejemplo podría ser los grifos de ducha antiguos.
Experimento moi sinxelo e moi visual para comprender as forzas de rozamento dos corpos sobre un plano inclinado. Combinando esta explicación co seguinte video, onde se explican as forzas que interveñen nun corpo sobre un plano inclinado, os alumnos terán unha visión conxunta do rozamento cas fórmulas que se aplican para calculalo.
Explicación muy visual y sencilla del rozamiento, de fácil comprensión, aunque quizás algo simple. Una manera de motivar a los alumnos respecto al aprendizaje de estas fuerzas, podría ser incluir la tecnología, usando por ejemplo una aplicación que salió en 2019 para móviles llamada «Dinámica del plano inclinado» con la que podrían experimentar en clase ellos mismos.
Experimento sobre el rozamiento muy interesante sobre todo como iniciación. A partir de él podemos buscar conceptos más complejos, tratar de medir el coeficiente de rozamiento de diferentes materiales, etc. Hay otros experimentos como este que también son muy llamativos y nos hacen reflexionar sobre lo fuerte que puede llegar a ser la fuerza de rozamiento, y como podemos aprovecharla para diferentes aplicaciones.
Me parece que el video es una excelente herramienta educativa para enseñar a los estudiantes sobre la fuerza de rozamiento. La actividad presentada en el video es muy visual y fácil de entender, lo que ayudará a los estudiantes a comprender mejor el concepto. La presentación del experimento es clara y concisa, lo que facilita la comprensión de los estudiantes. En general, creo que este video es una excelente manera de hacer que los estudiantes se interesen por la física y les ayudará a comprender mejor los conceptos relacionados con la fuerza de rozamiento. Sería una gran adición a cualquier curso de física y seguramente sería muy valioso para los estudiantes. En esta web podemos encontrar diferentes videos sobre el rozamiento o diferentes investigaciones que se pueden realizar sobre el con los alumnos.
Este vídeo explica de manera sencilla pero clara qué es la fuerza de rozamiento. La fuerza de rozamiento es la que se opone al movimiento de deslizamiento que se produce por el contacto de dos superficies. Todas las superficies, por muy pulidas que se consideren, microscópicamente son rugosas por lo que la encontramos en cualquier situación real. En el siguiente vídeo se puede apreciar como la fuerza de rozamiento conlleva a un aumento de temperatura. En este enlace se puede estudiar la fuerza de rozamiento con un simulador.
Experimento sencillo en donde los alumnos comprenden el concepto de la fuerza de rozamiento. La actividad reta a los alumnos a utilizar materiales distintos y así poder observar la diferencia del rozamiento entre ellos fomentando su participación e implicación en el aprendizaje.
Es una forma muy ilustrativa de introducir el concepto de rozamiento a los alumnos. También se podría emplear para que comprendiesen la diferencia entre el rozamiento estático y el dinámico, ya que es mayor si el objeto está parado que si está en movimiento.
Que buenos experimentos para compaginar el estudio de los planos inclinados en el aula. En mi experiencia personal, recuerdo su aprendizaje de forma tediosa, con un montón de ejercicios académicos. Una buena forma de interiorizar conceptos de forma práctica y visual, más allá de los libros de texto.
Podemos explicar el coeficiente de rozamiento estático en un sencillo experimento con una botella rellenada de arroz y un lápiz. Lo podemos observar en este vídeo y creemos que puede complementar los conceptos explicados en este experimento con un enfoque diferente.
El siguiente artículo se trata de la propuesta de una situación de enseñanza-aprendizaje integrada para 4º ESO, que implica tanto a la materia de Física y Química como a Educación Física. Se parte en Educación Física de actividades de cabuyería (disciplina que estudia el arte de hacer nudos) en el entorno natural o urbano próximo, que posteriormente sean analizadas en Física y Química para facilitar la comprensión de conceptos relacionados con el bloque de La interacción (la fuerza como agente de cambios en los cuerpos, el estudio básico de las principales fuerzas del mundo natural, sus aplicaciones prácticas…), a través de los conceptos de polea fija y móvil, así como la estabilidad y seguridad que generan diferentes materiales.