COEFICIENTE DE FRICCION

UNIVERSIDAD DEL VALLE EXPERIMENTACIÓN FÍSICA I COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTRELLA VILLARREAL CAMILO 0939273 RODRIGUEZ MONTILLA KATHERINE ELIZABETH 0933015 SATIZABAL VIVAS SAUL 0937313

Mediante un cambio de ángulo en un plano inclinado se hizo deslizar  varias veces un bloque de masa m 1, obteniendo en cada situación una cantidad de valores en la medición; con los cuales se pudo determinar el coeficiente de rozamiento estático y dinámico obteniendo 1.433 ±0.2 y 0.6 ±0.1 respectivamente.

RESUMEN:

INTRODUCCIÓN

Con estas ecuaciones se tiene que el coeficiente de fricción se determina por:

El rozamiento abarca toda resistencia que se opone a que un cuerpo resbale o ruede sobre otro. El rozamiento por  deslizamiento es el que se produce cuando se desplaza una superficie en contacto con otra; es originado por las rugosidades de las dos superficies y depende de la naturaleza de éstas y de la fuerza que ejerce una superficie contra la otra, pero es independiente del área de las superficies en contacto. La fuerza de rozamiento está siempre dirigida en sentido contrario al movimiento. El coeficiente de rozamiento es un número adimensional característico de las superficies en contacto, que se define como la fracción de fuerza normal que es necesario aplicar  tangencialmente para vencer el rozamiento; su valor estático es mayor  que el valor dinámico que alcanza cuando ya se ha iniciado el movimiento.[ 1]

Coeficiente de fricción estático: Como existe equilibrio en sentido perpendicular al plano inclinado: [Ec 1]     Si el bloque se mueve con velocidad constante (aceleración cero):

  

[Ec 2]

  

[Ec 3]

Siendo   el ángulo mínimo para que el bloque inicie el movimiento con respecto al plano.

Coeficiente de fricción dinámico: Para este tipo de rozamiento se tiene la siguiente ecuación para determinar el coeficiente de fricción:  

   

[Ec 4]

   

Donde m2 es la masa mínima necesaria para que el cuerpo se mueva hacia arriba con velocidad constante y m¶2 la masa necesaria para que el cuerpo se mueva hacia abajo con velocidad constante.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Para este experimento se realizaron dos procedimientos para determinar el coeficiente de fricción estático y dinámico respectivamente. El primer  procedimiento consta de un plano inclinado al cual se le puede variar el ángulo, un bloque de masa m1 que se

sit sobre el pl si iente f i ra:

o como lo il stra la

M5 (±0.1 g)

819.7

Medi 1 2 3 4 5

i

 (±0.1 º ) 60 57 64 61 50

Tabla 1. Datos obtenidos al var iar el ángulo y la masa (coef iciente de fr icci n estático). ¡  

Figu a 1. Montaje para encontrar el coef iciente de fr icci n est tico.   

¡  

¢  

Tambi n se dispone de 5 discos con masas distintas que se disponen en el montaje anter ior. Luego de colocar  la masa m1 sobre el plano se comienza a var iar el ángulo hasta que la masa se deslice, repitiendo esto 5 veces. Este procedimiento se realiza con las otras 5 masas, obteniendo los datos de la siguiente tabla.

El segundo procedimiento consiste en colocar el plano inclinado en un ángulo f ijo de 45º y colocar sobre él un bloque sujeto a una cuerda que pasa por una polea y que sostiene una masa colgante m2 en el otro extremo como lo muestra la f igura 2:

m1

m2

Figu a 2. Montaje para encontrar el coef iciente de fr icci n dinámico.   

¡  

m1 (±0.1

g)

419.7

M2 (±0.1 g)

519.7

M3 (±0.1 g)

619.7

M4 (±0.1 g)

719.7

Medi 1 2 3 4 5 Medi 1 2 3 4 5 Medi 1 2 3 4 5 Medi 1 2 3 4 5

i

i

i

i

 (±0.1 º ) 45 42 54 57 42  (±0.1 º ) 62 48 57 57 62  (±0.1 º ) 54 54 54 55 57  (±0.1 º ) 52 58 53 58 57

Una vez hecho este montaje se sit a el bloque sobre la par te infer ior del plano y se aumenta la masa de m2 hasta que la masa m1 se mueva hacia arr iba con velocidad constante, luego se aumenta la masa del bloque m¶2, manteniendo m2 constante, hasta que el bloque se mueva hacia abajo del plano. De estos dos eventos se obtiene los datos mostrados en la tabla 2: m1(±0.1 g) m2(±0.1 g) m¶2(±0.1 g) 419.7 325.4 1328.5 Tabla 2. Cantidades de masa necesar ia para iniciar el movimiento del bloque desde abajo hacia arr iba y viceversa.

R E

LT

Con los datos de la tabla 1 se promedia el ángulo en cada medici n para su correspondiente masa.

Masa m1 m2 m3 m4 m5

T l

Promedio del ángulo 48.0 57.2 54.8 55.6 58.4

3. Promedio de los ángulo en cada medición para las distintas masas. £

¤  

£  

Y usando la ecuación 3 se procede a calcular el coeficiente de fricción estático. Masa Ecuación  (±0.2)  m1 1.111  m2 1.552  m3 1.418  m4 1.460  m5 1.625 T l 4. Coeficiente de fricción para cada una ¥

¦  

sistemáticos o accidentales. De los errores sistemáticos tenemos la falta de precisión de los instrumentos para medir el ángulo, y de los accidentales se presentan el mal uso del transportador y posibles vibraciones que aceleran el desplazamiento del bloque. Promediando los valores del coeficiente y comparándolo con el valor real se tiene un error del 32.3% lo cual está por  encima de un valor aceptable. El valor obtenido para el coeficiente de fricción dinámico fue de 0.6 que comparado con el valor real que se encuentra alrededor de 0.4 es relativamente cercano aunque con un error del 33.3% similar al error obtenido en la primera parte del experimento. [2]

¥  

de las masas.

CONCLUSIONES Prosiguiendo con el experimento, el siguiente paso es determinar el coeficiente de fricción dinámico. Utilizando los datos mostrados en la tabla 2 y la ecuación 4 se calcula el coeficiente:  

     

 

y

y

DISCUSIÓN DE RESULTADOS Se puede observar que el coeficiente de fricción estático no permanece constante al variar la masa del cuerpo, esto se debe a que al haber una mayor  masa la fuerza normal aumenta por lo que existe una mayor atracción entre las dos superficies y se necesita una mayor  fuerza para romper esta atracción. Para lograr esto se debe aumentar el ángulo de inclinación. El coeficiente de rozamiento de la madera sobre la madera esta alrededor  de 0.97. [2] Los valores obtenidos están lejos de este valor debido a errores

y

y

Se logro determinar el coeficiente de fricción estático y dinámico por medio de dos experimentos simples de desplazamiento entre dos superficies. A pesar de que los datos obtenidos no fueron muy precisos, el método utilizado es muy útil y sencillo a la hora de calcular el coeficiente de fricción. El coeficiente de fricción estático depende del ángulo en el que la masa se desliza. El coeficiente de fricción estático es mayor que el dinámico.

BIBLIOGRAFIA [1]. http://www.mono r fi s.com/t r jos15/coeficientefriccion/coeficientefriccion.shtml Revisado el 07/03/2011 13:47

[2].http://es.wikipedi .or /wiki/Fr icci%C3%B 3n Revisado el 08/03/2011 21:19