TEMA: “Fricción en ruedas y resistencia a la rodadura o rodamiento”. OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL:

- Enunciar los principios que rigen la fricción en ruedas y la resistencia que presentan al rodamiento.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

- Determinar los principios y tipos de fricción en ruedas, además de los tipos de resistencia que estos presentan.

- Realizar ejercicios de aplicación aplicando los principios enunciados.- Realizar la simulación de fricción en ruedas, usando el programa Adobe flash

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MARCO TEÓRICO:

Rueda:

La rueda es un objeto mecánico; que tiene forma de disco y que se instala en un eje para que gire a su alrededor. Se considera a una rueda como una máquina simple además de una pieza más dentro de una máquina más compleja. Su uso permite mover cargas pesadas con un es fuerzo relativamente pequeño.

- Efecto combinado de la fricción en el eje y de la fricción en el aro:

Se puede considerar a un vagón de ferrocarril que esta soportado por ocho ruedas que están montadas sobre ejes y cojinetes. Se considera que el vagón se mueve hacia la derecha con una velocidad constante a lo largo de una vía horizontal recta; sobre las ruedas actúan diversa fuerzas; y se dan los siguientes casos:

1. Rueda sostenida por ejes y cojinetes: Al realizar el diagrama de cuerpo libre de una de las ruedas; que está montada sobre ejes y cojinetes, se determina que las fuerzas que actúan sobre el diagrama de cuerpo libre incluyen la carga soportada W que soporta la rueda, y su reacción normal N al estar en contacto con el suelo. Se observa que W pasa por el centro del eje, la resistencia por fricción se debe representar con un par M que gira en sentido anti-horario. Para poder mantener la rueda en equilibrio, se deben adjuntar fuerzas iguales y de sentido opuesto P y F, las cuales forman un par con sentido horario, generando un momento –M.

2. Rueda no sostenida por cojinetes: Cuando una rueda no está sostenida por cojinetes y rueda libremente con velocidad constante sobre un piso horizontal; el par M y las fuerzas P y F, se reducen a cero cuando no hay fricción en el eje, y las únicas fuerzas que actúan sobre el cuerpo son: su propio peso W y su reacción normal al estar en contacto con el suelo N; sin importar el valor del

coeficiente de fricción sobre la rueda y el piso, no actuara ninguna fuerza de fricción sobre la rueda. Por ende, la rueda que se desliza libremente sobre una superficie horizontal lo seguirá haciendo indefinidamente.

Efecto de resistencia que genera, la rueda y el suelo se deforman, ocasionando que el contacto entre la rueda y el suelo ocurra sobre una cierta área en lugar de ocurrir en un solo punto:

Tomando como ejemplo las ruedas del vagón mencionado anteriormente mencionaremos la segunda causa de la resistencia, a medida que la rueda se deslice su velocidad ira disminuyendo hasta lograr detenerse. Este efecto se conoce como: “la resistencia a la rodadura que presenta una rueda”, esto se da ya que el cuerpo esta sometido a la acción de la carga W, tanto la rueda como el pi so se deforman ligeramente y ocasiona que el contacto entre la rueda y el piso ocurra sobre cierta área. La distancia b recibe el nombre de “coeficiente de resistencia a la rodadura”. Es necesario señalar que b no es un coeficiente adimensional puesto que representa una longitud y por lo general, se expresa a b en pulgadas o en milímetros. Él valor de b depende de varios parámetros en forma que aún no se ha establecido claramente.

CONCLUSIONES:

Como ya se mencionó en un principio, la rueda es uno de los inventos más importantes en la historia de la humanidad, ya que tiene varias aplicaciones mecánicas y que son de gran utilidad en la construcción de máquinas y también en la reducción de esfuerzos al momento de transportar cosas pesadas de un lugar a otro.Para el diseño y construcción de mecanismos que utilicen ruedas, es primordial analizar la fricción y resistencia que presentan las mismas, cuando están en contacto con el suelo, ejes o sujetas por cojinetes, ya que de esto dependerá que el elemento diseñado o fabricado realice de manera óptima su trabajo enfocado y así evitar su temprano deterioro.

BIBLIOGRAFÍA:

- F. Beer, Mecánica vectorial para ingenieros ESTÁTICA, novena ed., Mc Graw Hill, Ed. Mexico, 2010.

-  Serway R. A, FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA VOL. I, séptima ed., S.A EDICIONES PARANINFO, 2009.

WEB – GRAFÍA:

- http://definicion.de/rueda/