Fricción y fuerzas · SimuladorFricción estática y cinética
Un empuje creciente vence la fricción estática, suelta el bloque a 8 m/s y la fricción cinética lo desliza hasta detenerlo; los coeficientes estático y cinético ajustables fijan la liberación y la distancia de frenado.
Publicado: 20 de abril de 2026 · Actualizado: 28 de mayo de 2026
Objetivo
Observar cómo la fricción estática equilibra un empuje creciente hasta su tope f_s ≤ μs·N y confirmar luego que el bloque liberado decelera de manera uniforme bajo la fricción cinética y verificar la relación cerrada para la distancia de frenado d = v₀² / (2·μk·g), donde v₀ = 8 m/s es la rapidez de liberación, μk es el coeficiente de fricción cinética y g = 9,81 m/s². Lee la fuerza de fricción directamente como f_k = μk·m·g y observa cómo reducir o duplicar μk transforma tanto el tiempo como la distancia de frenado. La superficie es uniforme y el bloque es rígido: la fricción es la única fuerza horizontal en juego.
Configuración
- Pulsa Reiniciar para devolver el bloque a su posición inicial a la izquierda de la pista. Las lecturas de Tiempo, Rapidez, Fricción y Distancia de deslizamiento vuelven todas a 0,00 y la estela se borra.
- Ajusta el deslizador Fricción Estática (μs) a su valor por defecto de 0,50. El empuje creciente debe superar el tope estático f_s,max = μs·m·g ≈ 24,5 N antes de que el bloque se libere, así que un μs mayor retrasa la liberación.
- Ajusta el deslizador Fricción Cinética (μk) a su valor por defecto de 0,30. Este es el coeficiente que decelerará al bloque; fija tanto la fuerza de fricción como la tasa de frenado.
- Pulsa Iniciar. Una flecha de fuerza aplicada creciente empuja el bloque mientras la fricción estática la equilibra; al liberarse, el bloque acelera, se suelta a 8 m/s y se desliza hacia la derecha con la flecha de fricción apuntando hacia atrás, en sentido opuesto al movimiento.
- Espera hasta que la lectura de Rapidez llegue a 0,00 m/s y la simulación se detenga. Registra los valores finales mostrados para Fricción y Distancia de deslizamiento; son los números que se compararán con la predicción.
Predicción analítica
Una vez que el empuje suelta el bloque a v₀ = 8 m/s, la fricción cinética es la única fuerza horizontal sobre él. La segunda ley de Newton da una deceleración constante a = −μk·g. El bloque se detiene tras t_stop = v₀ / (μk·g) y recorre d = v₀² / (2·μk·g). La propia fuerza de fricción cinética es f_k = μk·m·g y se mantiene constante mientras el bloque se mueve. Con v₀ = 8 m/s, μk = 0,30, m = 5 kg, g = 9,81 m/s²:
Estos cuatro valores (deceleración, tiempo de deslizamiento, distancia de deslizamiento y fuerza de fricción) describen el deslizamiento desde el punto de liberación; las lecturas de Distancia de deslizamiento y Fricción son los objetivos a verificar.
Análisis de resultados
Cuando la corrida se detiene, las lecturas se asientan en valores fijos que pueden compararse uno por uno con la predicción. Con el valor por defecto μk = 0,30 y v₀ = 8 m/s, el deslizamiento (de la liberación al reposo) dura ≈ 2,72 s, la lectura de Distancia de deslizamiento queda en ≈ 10,87 m y la de Fricción en ≈ 14,72 N (= 0,30 · 5 · 9,81); la Rapidez marca 0,00 m/s al terminar. (La lectura de Tiempo también cuenta la fase de empuje, cuya duración la fija μs.) Una concordancia dentro de aproximadamente 0,5 % confirma que el movimiento simulado obedece a a = −μk·g. Una prueba más exigente: pulsa Reiniciar y duplica μk a 0,60 dejando todo lo demás fijo. La predicción d = 64 / (2 · 0,60 · 9,81) ≈ 5,44 m es exactamente la mitad de la del valor por defecto. La lectura de Fricción se duplica a ≈ 29,43 N y el tiempo de deslizamiento se reduce a la mitad, ≈ 1,36 s. Reducir μk a la mitad, hasta 0,15, debería en cambio duplicar la distancia hasta ≈ 21,75 m. Estas verificaciones de escala demuestran la dependencia inversamente lineal de d con μk que codifica la fórmula.
Fuente de error
Lo que esta simulación NO modela: el arrastre del aire, las variaciones de temperatura en la superficie, la fricción dependiente de la presión, la deformación del bloque o la superficie, ni componente alguno de rodadura (el bloque desliza como masa puntual). Los coeficientes de fricción estática y cinética se tratan como constantes independientes de la rapidez. Las formas cerradas f_s ≤ μs·N y f_k = μk·m·g asumen las mismas idealizaciones, así que se cancelan en lugar de contribuir al residuo en la distancia o rapidez de frenado. Cuando el deslizador de μk se fija por encima de μs, el modelo espera a que el empuje creciente supere también la fricción cinética antes de que el bloque deje el reposo, en lugar de simular el traqueteo de adherencia-deslizamiento. La brecha restante entre la predicción y las lecturas es por tanto puramente numérica, no física, para esta simulación.
Exploración adicional
- Ejecuta el experimento con μk = 0,10, 0,20, 0,30, 0,50, 0,80 y 1,00, registrando la lectura de Distancia de deslizamiento en cada caso. Grafica d frente a 1/μk en papel. ¿Caen los datos sobre una línea recta que pasa por el origen, como predice d = v₀² / (2·μk·g)?
- El deslizador de masa está fijo en 5 kg en esta simulación. Usando la fórmula, explica por qué duplicar la masa dejaría inalterada la distancia de frenado aunque la fuerza de fricción en sí se duplicara. ¿Qué dos términos se cancelan?
- Ajusta μs = 1,50 y μk = 0,10, la mayor brecha entre fricción estática y cinética que permiten los deslizadores. El empuje ahora tarda mucho más en liberar el bloque, pero la lectura de Distancia de deslizamiento sigue quedando en ≈ 32,62 m. ¿Por qué μs fija solo CUÁNDO se libera el bloque, mientras que el deslizamiento depende solo de μk?
- Predice analíticamente el tiempo de deslizamiento para μk = 0,25: la fórmula t_stop = v₀ / (μk·g) da ≈ 3,26 s. Ejecuta la simulación y cronometra el deslizamiento (la lectura de Tiempo avanza esa cantidad entre la liberación y el alto). ¿Qué tan cerca queda y cuál de las fuentes de error de la sección anterior explica probablemente la diferencia?
- Si el bloque se deslizara sobre hielo con μk ≈ 0,03, predice la distancia de frenado con v₀ = 8 m/s. El mínimo del deslizador es 0,10, por lo que este valor queda fuera del rango experimental, pero la fórmula sigue dando una respuesta. ¿Qué te dice d ≈ 108,7 m sobre por qué las distancias de frenado en invierno crecen de forma tan dramática?