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Ejercicio gratuito de Frenos

Leé el enunciado y abrí cada paso de la resolución.

EJERCICIO GRATUITO

Frenada de una rueda con energía de inercia

Un volante de inercia de I = 4,0 kg·m² gira a 1200 rpm. Un freno aplica dos pastillas sobre un disco a radio efectivo 0,15 m; cada pastilla ejerce 500 N normales y el coeficiente de fricción es 0,30. Despreciá otras pérdidas.

Calculá par de frenado, tiempo y vueltas hasta detenerse, y calor absorbido por el freno.

Intentá resolverlo antes de abrir los pasos.

Esquema del planteo: Volante, Dos pastillas, Freno. Datos: I = 4,0 kg·m²; 1200 rpm; r efectivo = 0,15 m; 500 N por pastilla; μ = 0,30.
Deslizá para ver el esquema completo →

Razonalo paso a paso.

1. Sumá fuerzas de las pastillas

Cada cara aporta μNR; son dos caras.

Mf = 2·0,30·500·0,15

Mf = 45 N·m.

2. Convertí velocidad

1200 rpm equivalen a 20 vueltas/s.

ω₀ = 2π·20

ω₀ ≈ 125,66 rad/s.

3. Hallá desaceleración

α = −Mf/I = −11,25 rad/s²; con par constante, t = ω₀/|α| ≈ 11,17 s.

4. Cerrá energía y giro

La energía cinética inicial termina como calor. El ángulo es ω₀²/(2|α|).

Q = ½Iω₀²; Nvueltas = ω₀²/(4π|α|)

Q ≈ 31,6 kJ y N ≈ 112 vueltas.