U.A.S.L.P. D.F.M LAB. FISICA “A”

FRICCION

PRACTICA 9

INTEGRANTES

EDUARDO ANTONIO GUZMÁN ORTIZ

GUILLERMO DE REGIL MUÑOZ

MIGUEL ÁNGEL GONZÁLEZ GONZÁLEZ

MARCO ANTONIO DÍAZ DE LEÓN PIÑA POIRÉ

FECHA DE REALIZACION:

MARTES, 15 DE OCTUBRE DE 2013 DE 10:00 AM A 11:00 AM

FECHA DE ENTREGA:

MARTES, 29 DE OCTUBRE DE 2013 DE 10:00 AM A 11:00AM

PROF. FIS. MARTÍNEZ CÁZARES JOSÉ ORLANDO

Introducción

La fricción es la fuerza entre dos superficies que están en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (conocida como fuerza de fricción dinámica) o la fuerza que se opone al inicio del movimiento de deslizamiento (conocida como fuerza de fricción estática).

Esta se genera debido a las imperfecciones, que normalmente son microscópicas, entre las superficies que están en contacto. Estas generan una fuerza perpendicular entre ambas superficies en contacto estas forman un Angulo Θ con la fuerza normal o N (el Angulo de rozamiento).

Por lo que la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (que es perpendicular a las superficies de contacto) y de la fuerza de rozamiento F, que es paralela a las superficies que están en contacto.

El coeficiente de fricción expresa lo que es la oposición al deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos que están en contacto. Este coeficiente es adimensional (que no tiene unidad de medida). Usualmente es representado por la letra griega μ (mi).

El valor de este coeficiente es característico de cada par de materiales que están en contacto. Depende de muchos factores como son: la temperatura, el acabado de los materiales, la velocidad relativa entre las superficies, entre otros. Este tipo de fuerza está ligada a las interacciones de las partículas microscópicas de las superficies que están implicadas en el deslizamiento.

Existen dos tipos de coeficientes de fricción el cual es el estático y el cinético; el coeficiente de fricción estático está relacionado cuando el objeto se empieza a deslizar sin ningún tipo de fuerza, y el coeficiente de fricción cinético es cuando el objeto se empieza a deslizar mediante la ayuda de una fuerza exterior.

Planteamiento del problema

Lograr calcular el coeficiente de fricción estático y dinámico de dos deslizadores con diferente fricción, para poder comprender como trabaja la fricción en objetos que están hechos de diferente material.

Procedimiento

1.- Se montó el equipo para así poder trabajar.

2.- Describir cada deslizador y la superficie del plano donde iban a ser colocados y se colocó la información en la tabla 9-1.

3.- se midió el peso de cada deslizador con el dinamómetro y se registraron los valores en la tabla 9-1.

4.- Se colocó el sistema de flotación lineal en una superficie horizontal. Se engancho el dinamómetro a un deslizador manteniéndolo paralelo al nivel del sistema de flotación.

5.- Se movió el deslizador a lo largo del sistema de flotación a una velocidad constante. Con el dinamómetro, se midió la cantidad de fuerza requerida para mantener el deslizador en movimiento uniforme.

6.- Se repitió el paso anterior varias veces, se promedió los resultados obtenidos y se registró el valor en la tabla 9-1 como la fuerza de fricción cinética entre la superficie del sistema de flotación y la del deslizador.

7.- Para poder calcular el coeficiente de fricción estático, se incrementó el ángulo del sistema de flotación con respecto de la horizontal hasta que el deslizador comenzó a moverse. Se utilizó un transportador para medir el ángulo y registrarlo en la tabla 9-2. La tangente de ese ángulo obtenido es el coeficiente de fricción estático.

8.- Se movió el deslizador hasta un extremo del sistema de flotación, nuevamente se levantó el sistema de flotación mientras uno de mis compañeros empujo ligeramente el deslizador. Ajustando el ángulo para que se mueva a velocidad constante. Se empleó el transportador para medir ese ángulo y registrarlo en la tabla 9-2 como el ángulo de fricción cinética. La tangente de ese ángulo es el coeficiente de fricción cinética.

9.- Repetir el experimento con el otro deslizador.

Observaciones y datos:

Objeto

Descripción:El primer objeto tenía una superficie lisa y metálica, el segundo objeto era similar al anterior pero tenía pegado pedazos de velcro.

Superficie Descripción:Era lisa con agujeros y con un color metálico.

Peso del objeto w1=1.372N w2=1.421N Fuerza de fricción cinética [N] f 1=2.33N f 2=1.179N

Tabla 9-1

Movimiento Angulo [°] w1 Angulo [°]w2 Coeficiente de fricción

w1 μ=tan θ

Coeficiente de fricción

w2 μ=tan θEstático 30° 40° 0.57 0.83Cinético 10° 20° 0.17 0.36

Tabla 9-2

Análisis

1.- Explique la diferencia entre los valores de los coeficientes de fricción estática y cinética.

Porque el coeficiente de fricción cinético necesita de menos fuerza para mantener en movimiento el objeto, en el coeficiente de fricción estático es necesario cambiar el estado.

2.- Mediante el emplee de los datos en la tabla 9-2, calcule el coeficiente de fricción cinética. Muestre sus cálculos.

μk 1=1.372N∗sen102.33N

=0.17 uk 2=1.421N∗sen20

1.179N=0.36

3.- Un ladrillo se coloca primero con su mayor superficie en contacto con un plano inclinado. Cuando el plano se inclina en un cierto ángulo con la horizontal, el ladrillo empieza a deslizarse. En este momento debe medirse el ángulo Θ del plano con la horizontal. Después el ladrillo se voltea sobre uno de sus bordes más estrechos, se inclina el plano horizontal y se vuelve a medir el ángulo Θ, posteriormente el ladrillo se envuelve en papel de cera y se realiza el mismo procedimiento. Diga en qué casos habrá una diferencia entre los ángulos medidos del ladrillo en ambos casos. ¿El coeficiente de fricción estática es afectado por el área de contacto entre las superficies?

R.- No lo afecta, si y solamente si las caras del ladrillo están hechas del mismo material, en el caso de cuando se envuelve en papel de cera este tendrá un coeficiente de fricción estática menor debido a que el papel de cera es menos rugoso que el ladrillo.

4.- De acuerdo con la respuesta de la pregunta anterior, determine qué factores afectan la fuerza de fricción.

R.- Debido al tipo de material en que estén hechos las superficies que están en contacto.

Aplicación

1.- Un bloque cuyo peso es de 50 N se encuentra sobre un plano inclinado con un ángulo de 30°, y una persona jala de el con ayuda de una polea, considere que el coeficiente de friccion cinetica tiene un valor de 0.10. Calcule el valor de la fuerza que la persona ejerce, suponiendo que:

a) El bloque sube con velocidad constante.

∑Fx=oT−Fe−wsen30=0

T=Fe+wsen30 Fe=μk n

∑Fy=0n−wcos30=0

n=wcos30n=50N∗cos30=43.3N Fe=0.10∗43.3N=4.33N

T=4.33N+ (50N∗sen 30 )=4.33N+25N

T=29.33N

b) El bloque desciende a velocidad constante

∑ fx=0−T−Fe−wsen30=0T=−Fe−wcos30

T=−4.33N−25NT=−29.33N

Conclusiones

Se puede concluir que en este experimento los coeficientes de fricción van variando dependiendo del material de que están hechos los objetos y si hay una fuerza externa que los ayuden a moverse. Se puede decir que el coeficiente de fricción cinético es menor al coeficiente de fricción estático debido a que el coeficiente de fricción cinético necesita de una pequeña fuerza externa para que el objeto comience a deslizarse y así no se tenga que incrementar el ángulo para que este pueda deslizarse.

Los coeficientes de fricción son bastantes útiles para determinar cuanta fuerza necesitamos aplicar para poder mover un objeto.

Se puede decir que la fuerza de rozamiento tiene una dirección paralela a la superficie de apoyo. Que el coeficiente de fricción depende de manera exclusiva de la naturaleza de los cuerpos que están en contacto, así de cómo se encuentran las superficies. La fuerza máxima que se puede aplicar es proporcional a la fuerza normal que esta actúa entre las superficies de contacto. Y por último para un mismo par de cuerpos que estén en contacto, el rozamiento es mayor en un instante antes de que pueda empezar el movimiento que cuando ya haya comenzado.