PRACTICA DE LABORATORIO No 03FUERZAS DE FRICCINI. OBJETIVOS:

Calcular el coeficiente de friccin esttico y cintico para deslizamiento en superficies arbitrarias.

Realizar clculos dinmicos basndose en consideraciones dinmicas y mecnicas para los materiales y accesorios empleados.

AI. FUNDAMENTO TERICO

Cada vez que empujamos o jalamos un cuerpo que descansa en una superficie perfectamente horizontal con una fuerza, se logra impartir una cierta velocidad, este se detiene poco tiempo despus de retirar la fuerza. Esto se debe a que existe una fuerza que se opone a que este continuara deslizndose. Esta fuerza se conoce como la fuerza de friccin o de rozamiento. La magnitud de esta fuerza opuesta al movimiento depende de muchos factores tales como la condicin y naturaleza de las superficies, la velocidad relativa, etc. Se verifica experimentalmente que la fuerza de friccin f, tiene una magnitud proporcional a la fuerza normal N de presin de un cuerpo sobre otro. La constante de proporcionalidad es llamada coeficiente de friccin y lo designamos con la letra griega , la relacin queda como:

f N(1)

El signo negativo se justifica debido a que esta fuerza se opone al movimiento de acuerdo a la figura (1). Si el movimiento fuera hacia la derecha, lo que mueve al mvil ser la fuerza resultante R dada por la ecuacin (2):

R mg sen N(2)

Figura (1): Fuerza resultante R actuando sobre el bloque

ANALISIS EXPERIMENTAL:

Cuando se aplica una fuerza a un objeto que descansa sobre una superficie, que no se mueva hasta que la fuerza que se le aplica es mayor que la fuerza mxima debido a la friccin esttica. El coeficiente de friccin esttica (us) es simplemente la relacin entre la fuerza de friccin esttica mxima (Fs) y la fuerza normal (FN):

Fs(3)

SFN

Para mantener el objeto en movimiento a una velocidad constante, una fuerza se debe aplicar al objeto igual a la fuerza de friccin cintica. Por lo tanto, el coeficiente de friccin cintica (uk) es la relacin entre la fuerza de friccin cintica (Fk) y la fuerza normal (FN):

k Fk (4)FN

Ahora, si el grfico o el sistema tiene una configuracin inclinada, donde la masa 1 unida al sensor de fuerza est ubicada encima del carril tiene un movimiento ascendente, tal como se muestra en la figura (2):

Figura (2): Configuracin experimental con pendiente.

Las ecuaciones que rigieran el movimiento sern:

F ma(5)Donde: m, masa del mvil, aceleracin del mvil debida a la accin de la fuerza F.

N, es el producto de la masa del mvil y la aceleracin gravitacional.

Para lo que debieran encontrarse las ecuaciones que permitan determinar los coeficientes de rozamiento esttico y cintico.

Cuadro N 01: valores de coeficientes de rugosidad para diferentes superficies.

SuperficieCoeficiente de FriccinCoeficiente de friccin

Esttico cintico

Madera sobre madera0.40.2

Hielo sobre hielo0.10.03

Metal sobre metal (lubricado)0.150.07

Articulaciones en humanos0.010.01

Corcho sobre aluminio seco0.40.3

Plstico sobrealuminio seco0.20.1

Cuadro (1): Coeficientes de Friccin.

EQUIPOS Y MATERIALES. Computadora Personal

Software Data Studio instalado Interface Science Workshop 750

Sensor de Movimiento (CI-6742) Sensor de Fuerza (CI-6537) Accesorios de friccinME-8574

Set de masas variables o bloques adicionales Carril, tope y polea, cuerda o hilo negro

Balanza analgica.

IV.PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDADES

a. Verificar la conexin e instalacin de la interface e instalar el sensor de movimiento y fuerza como corresponde.

b. Arme el experimento de acuerdo a la figura 2.

Toma de datos:

Tabla (1): Masa del Conjunto Mvil (masa1 fig. 2) Plstico CorchoMasa del cajn de friccin (kg)88 gr87 gr

Masa adicional (kg) (posicin1, fig. (2))0 gr50 gr

Masa del sensor de fuerza (kg)0.339 Kg0.339 Kg

Masa total =

Masa total = Tabla (2): Datos de plano inclinado. Material: Corcho con Aluminio

Eventos123

Aceleracin0.20.20.3

Tensin cintica2.432.932.87

Tensin esttica3.113.173.20

Masa 2 (Fig.(2))305305305

Angulo de Inclinacin666

Tabla (3): Datos de plano inclinado. Material: Plstico con Aluminio

Eventos123

Aceleracin0.80.40.6

Tensin cintica1.391.371.35

Tensin esttica1.711.432.14

Masa2 (Fig.(2))155155155

Angulo de Inclinacin444

V. CUESTIONARIO. Primera Actividad

1. Obtenga la ecuacin del coeficiente de rugosidad esttico y cintica del sistema.

2. Determine los coeficientes, con la ecuacin de la pregunta anterior y los datos evaluados en las tablas 1, 2 y 3. (para cada evento y material) 3. Obtenga el promedio aritmtico de los resultados de coeficientes de rozamiento encontrados en la anterior pregunta, para ello resuma sus respuestas empleando el siguiente modelo:

Tabla (7): Resultados experimentales instantneos de coeficiente de friccin

Material 1Material 2

Coeficientes de friccinusukusuk

Valor

4. Determine el error relativo porcentual con los resultados obtenidos de la pregunta anterior y el valor terico equivalente del cuadro No 01.

5. Calcule la Tensin cintica y esttica con los datos correspondientes para el esquema de la figura (2) para cada material.

6. Determine el Error relativo porcentual de la Tensiones cinticas y estticas empleando los resultados tericos de Tensin de la pregunta 5 y los experimentales anotados en la tabla (2) y (3).

7. Cul de las dos actividades realizadas, te parece ms correcta, segn los resultados de error hallados en las preguntas 4 y 6 anteriores?

8. Segn usted a que se debe la diferencia entre las tenciones cinticas y estticas determinadas de modo experimental y tericamente?, explique.