Simulación · Dinámica

Fuerzas, fricción y movimiento

Explora cómo la fuerza aplicada, la inclinación de la superficie y la fricción estática o cinética determinan si un bloque permanece en reposo, comienza a deslizar o cambia su movimiento.

Modelo físico

Fuerzas tangenciales, contacto y dos regímenes de fricción

Un bloque se mueve sobre una superficie rígida. La fricción estática adopta el valor necesario hasta su límite; al deslizar, la fricción cinética se opone a la velocidad.

N=mgcosβ−FsinαFdrive=Fcosα−mgsinβ|fs|≤μsN·|fk|=μkN∑F∥=ma∥

La expresión de N supone contacto mantenido y aceleración perpendicular nula.

Canvas 2D · vista de seguimiento

Movimiento y fuerzas sobre la superficie

El bloque permanece cerca del centro mientras las marcas de la superficie registran su desplazamiento.

EstadoEstática · en reposo

La escena muestra únicamente el bloque, la superficie y los vectores seleccionados. El DCL, las ecuaciones y las gráficas accesibles aparecen fuera del Canvas.

Visualización

F, W, N y f son fuerzas; v [m/s] y a [m/s²] usan trazos discontinuos y escalas visuales independientes.

Análisis de fuerzas

Diagrama de cuerpo libre

Bloque aislado con peso, normal, fuerza aplicada y fricción, orientado respecto a la superficie.WNFf

Las componentes son proyecciones del peso, no fuerzas adicionales.

Sustitución actual

Ecuaciones en vivo

N=mgcosβ−Fsinα={display(readings.normal)} NFdrive=Fcosα−mgsinβ={display(-Number(readings.requiredStatic))} N
fs=−Fdrive={display(readings.friction)} N|fs|≤μsN·∑F∥=0·a=0
Gráficas

Últimos diez segundos

Evolución temporal

v(t)

Gráfica de la velocidad sobre la superficie en función del tiempo, con signo y punto actual.

ΣF∥(t)

Gráfica de la fuerza neta paralela en función del tiempo, con signo y punto actual.

Comparación de regímenes

Fricción y umbral frente a la fuerza aplicada

Relaciones con F aplicada

Compara la fricción necesaria para el reposo, el máximo estático y la fricción cinética al variar F con los demás parámetros fijos.
  • Fricción requerida para reposo
  • Máximo estático μ_sN
  • Cinética μ_kN

Estado actual: reposo posible.

Umbral estático

Fricción requerida y disponible

Requerida
20 N
Máxima
49 N
Fricción actual
20 N
Requerida / máximo estático
40,82 %

El reposo es compatible con el límite estático.

Lecturas en vivo

Estado físico

Instante t
0 s
Posición sobre la superficie s
0 m
Velocidad v
0 m/s
Aceleración a
0 m/s²
Fuerza normal N
98 N
Fuerza de fricción f
-20 N
Fuerza neta paralela ΣF∥
0 N

En pausa

Guía de exploración

Qué observar

  1. 01

    Usa la gráfica “Fricción y umbral” mientras aumentas F. Observa que f_s iguala la fuerza necesaria antes de llegar a su máximo.

  2. 02

    Cruza el umbral estático y compara μ_sN con la fricción cinética posterior.

  3. 03

    Compara los presets de plano inclinado: la componente del peso puede ser menor o mayor que la fricción estática máxima.

  4. 04

    En “Tirar reduce la normal”, cambia alpha y observa cómo N desplaza las curvas de máximo estático y fricción cinética.

  5. 05

    Da una velocidad inicial positiva y configura una fuerza neta negativa: velocidad y aceleración pueden apuntar en sentidos opuestos mientras el bloque se frena.

Alcance

Límites del modelo

Modelo de partícula restringida a una superficie rígida. Usa una ley de fricción seca tipo Coulomb e ignora resistencia del aire, deformaciones, rodadura y rotación del bloque. Si los parámetros exigirían N ≤ 0, la simulación detiene el modelo de contacto en lugar de inventar una normal negativa.