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Si partimos del diseño anterior, y mediante una cuerda larga y una polea se une otro bloque que deslizará por la cara opuesta, las fuerzas debidas al peso de este nuevo bloque van a contribuir al desplazamiento del primer bloque. Al desplazarse los bloques surgen sus fuerzas de rozamiento y se van a oponer al movimiento, es decir, actúan en la dirección del desplazamiento, que coincide con la dirección de las componentes tangenciales, pero con sentido contrario.

La fricción entre los objetos que se desplazan, debido a su estructura e irregularidades en su superficie, genera una fuerza de rozamiento que se opone al desplazamiento de un objeto sobre otro y que es proporcional a la fuerza que sufren ambos objetos entre sí. Esta constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de rozamiento. Si ambos objetos están apoyados uno sobre el otro, esta fuerza es debida al campo gravitacional y, en caso de tener una inclinación la superficie entre ambos objetos, la componente que actúa entre ambas superficies es la componente normal. Por lo que:

Ecuación de la Fuerza de rozamiento

F_{\text{rozamiento}} = \mu \cdot N = \mu \cdot m \cdot g \cdot cos(\beta)

donde β es el ángulo que forma la superficie de contacto de ambos objetos con la vertical. Tenemos que recordar que existe un coeficiente de rozamiento estático, mientras el objeto no se mueve, y otro dinámico, cuando ya se está moviendo.

Es importante entender qué componentes afectan ahora a cada bloque. En esta explicación, usamos la rampa R3 para describir qué sucede.

Diagrama de fuerzas para los bloques 3 y 4
Elaboración propia



La cuerda enlaza el movimiento de los bloques 3 y 4 de forma que, cada metro que avanza el bloque 4 arrastra al bloque 3 la misma distancia ya que suponemos que la cuerda es inextensible. Esto implica que las velocidades del bloque 3 y del bloque 4 son iguales y lo mismo sucede con sus aceleraciones. Además, la fuerza de la tensión debida a la cuerda entre el bloque 3 y la polea es la misma que hay entre el bloque 4 y la polea. Partiendo de la aplicación de la segunda ley de Newton para cada bloque:

Segunda Ley de Newton para bloque 3

T - P_{3_t} = m_3 \cdot a_3

Segunda Ley de Newton para bloque 4

P_{4_t} - T = m_4 \cdot a_4

Como las aceleraciones a3 y a4 son iguales, restando ambas ecuaciones llegamos a:

Ecuación de movimiento de los bloques

P_{4_t} - P_{3_t} = (m_4 - m_3) \cdot a

Redistirbución de las fuerzas
Elaboración propia

Hay que tener en cuenta que las componentes de P3 dependen del ángulo de la rampa, pero las del bloque 4 dependen del ángulo de inclinación de la pirámide. Se puede plantear como si giramos los bloques de forma que sean paralelas entre si sus componentes normales y, por tanto, sus componentes tangenciales.

En resumen, las fuerzas que contribuyen al movimiento son P4t y P3t, pero en sentidos opuestos, donde habría que añadir la fuerza que hacen los egipcios para subir el bloque.

Ahora vamos a tener en cuenta que ambas fuerzas de rozamiento, tanto la del bloque 3 como del bloque 4, se van a oponer al movimiento. Para calcular las fuerzas de rozamiento, tenemos que tener en cuenta las componentes normales de cada bloque: P3n y P4n. Si el material utilizado en la pirámide es el mismo en la rampa 3 y en la pared de la fachada 4, ambos tendrán el mismo coeficiente de rozamiento.

En definitiva, la expresión para el desplazamiento del bloque 3 ayudado por el bloque 4 junto con la fuerza de los egipcios será:

Expresión de fuerzas sobre bloques 3 y 4

P_{4_t} - P_{3_t} - \mu \cdot \left( P_{4_n} + P_{3_n} \right) + F_{\text{egipcios}} = (m_4 - m_3) \cdot a

Recordando cómo eran las expresiones de las componentes tangenciales y normales del peso, se pueden relacionar con el ángulo de la rampa (α) y el de inclinación de la pirámide (δ).

Ecuación de los bloques en función de los ángulos

m_4\cdot g\cdot sen(\delta) - m_3\cdot g\cdot sen(\alpha) - \mu\cdot \left[m_4\cdot g\cdot cos(\delta) + m_3\cdot g\cdot cos(\alpha) \right] + F_{\text{egipcios}} = (m_4 - m_3 ) \cdot a

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