Fuerzas de Friccion (3) Yyyyyyyyyyyyyy

Alumno: Mhaycol Luque Luque Ccota Código: 171518 Grupo: 105

Fuerzas de fricción

Informe de física Nro. 3

1. OBJETIVOS Estudiar las características de los coeficientes de rozamiento dinámico y estático de diferentes materiales. Calcular el coeficiente de fricción estático y cinético para deslizamiento en superficies arbitrarias (caso de la madera) Verificar la relación entre el coeficiente de fricción y la fuerza de rozamiento Realizar cálculos cinemáticos basándose en consideraciones dinámicas y mecánicas para los materiales y accesorios empleados

2. FUNDAMENTO TEORICO 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 después de retirar la fuerza. Además, hay ocasiones en que al empujar el objeto este ni siquiera adquiere una velocidad y se mantiene en reposo. Esto se debe a que existe una fuerza que se opone a que este continuara deslizándose. Esta fuerza se conoce como La fuerza de fricción o de rozamiento. La magnitud de esta fuerza opuesta al movimiento depende de muchos factores tales como la condición y naturaleza de las superficies, la velocidad relativa, etc. Se verifica experimentalmente quela fuerza de fricción f, tiene una magnitud proporcional a la fuerza normal N depresión de un cuerpo sobre otro. La constante de proporcionalidad es llamada coeficiente de fricción y lo designamos con la relación queda como. letra griega, la



:

El signo negativo se justifica debido a que esta fuerza se opone al movimiento de acuerdo a la f i g u r a (1). Si la fuerza f uerza F es la fuerza aplicada, lo que mueve al móvil hacia la derecha será la fuerza resultante R dada por la ecuación (2):

Ahora, dado la relación entre la fuerza fuerza y la aceleración del móvil podemos escribir la ecuación (3) como:

Donde: m, masa del móvil. a, aceleración del móvil debida a la acción de la fuerza F. F, es la fuerza aplicada. N, Es el producto de la masa del móvil y la aceleración gravitacional.

Diferenciando la fuerza de fricción estática y la fuerza de fricción cinética, es que la primera evita que comience el deslizamiento y la segunda, se opone a la continuación del deslizamiento una vez comenzado. El objeto se mantiene en reposo cuando se aplica la fricción



estática; sin embargo si la fuerza aplicada es mayor que la fuerza de fricción estática máxima, el objeto empieza a moverse y pasamos al régimen de la fricción cinética. La fricción estática máxima está dada por:

Dónde: u coeficiente de fricción estático Y la fricción cinética

Donde u, es coeficiente de fricción f ricción cinética La relación entre la fuerza F que se aplica y la fuerza de fricción f puede representarse mediante la siguiente figura(2)

Figura(2): Relación entre entre la fuerza aplicada F y la fuerza fuerza de fricción f. En general

Coeficiente de Fricción estático us

Coeficiente fe fricción cinético uk

Madera sobre madera

0.4

0.2

Hielo sobre hielo

0.1

0.03

Superficie



Metal sobre metal(lubricado)

0.15

0.07

Articulaciones en humanos

0.01

0.01

Corcho sobre aluminio seco

0.4

0.3

Plástico sobre aluminio seco

0.2

0.1

3. EQUIPOS Y MATERIALES. MATERIALES. Computadora Personal Software Data Studio instalado Interface Science Workshop 750 Sensor de Movimiento {CI-6742) Sensor de Fuerza (CI-6537) Una masa accesoria de 0.25kg Conjunto de pesas (diferentes magnitudes) Carril, tope y polea más 1.6cm de hilo negro Balanza analógica

4.PROCEDIMIENTO 4.PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDADES Procedimiento para configuración de equipos y accesorios. a) Verificar la conexión e instalación de la interface. b) Ingresar al software Data Studio y seleccionar la actividad Crear experimento.



c) Seleccionar sensor de movimiento y sensor de fuerza, de la lista de sensores, efectuar la conexión usando los cables para transmisión de datos de acuerdo a lo indicado por Data Studio. d) Efectuar la calibración correspondiente correspondiente considerando una frecuencia para disparo de 5 registros por segundo para el sensor de movimiento y un muestreo lento de un registro por segundo para el sensor de fuerza, especificando tracción positiva con un valor máximo de 500gr y mínimo de 0gr. e) Mida y anote la masa del cajón de fricción (Madera), la masa adicional, sensor de fuerza y masa total en la tabla (3). f) Realizar el montaje de equipos y accesorios, tal como se muestra en la figura (3). g) Genere un gráfico para dos de los parámetros medidos por el sensor de movimiento y de fuerza (aceleración y fuerza). h) Aumente la precisión y coloque los encabezados correspondientes correspondientes en las tablas y gráficas generadas.

N a

T

W a

W2



Primera actividad (Determinación de los coeficientes de fricción)

a. Coloque el móvil a 15 cm del sensor sensor del movimiento movimiento b. En la porta pesos pesos coloque una masa de: y pulse el botón de inicio, agregue masa con un avance de 10 g en cada caso. Cuando el conjunto móvil logre movimiento y llegue a la posición final (tope), pulse el botón botón detener c. De la gráfica generada por la calculadora calculadora verifique el valor us y uk, tal como se ve en la figura (2). d. Repetir los pasos de a) hasta d) 10 10 veces y calcule un promedio promedio de us y uk ,tal como se ve en la figura (2) e. Calcule los errores absoluto, relativo y porcentual según los datos de la tabla (1). Masa de cajón de friccion kg Masa de sensor de fuerza kg Total en kg

0.093 0.339 0.432

EVENTOS

ACELERACION (m/ )

FUERZA(newton)

MASA 2 (kg)

MASA 1 (kg)

1

0.7

0.12

0.105

0.432

2

1.1

0.22

0.125

0.432

3

1.2

0.52

0.145

0.432

4

1.7

0.29

0.65

0.432

5

2.0

0.39

0.185

0.432

6

2.2

0.49

0.205

0.432

7

2.0

1.04

0.215

0.432

0.72

0.245

0.432

9

0.265

0.432

10

0.285

0.432

8



4. CUESTIONARIO 1. ¿ S eg ún uste us ted d a que s e debe debe la diferenci a entre entre u s y uk ? , explique explique Según mi opinión se debe a que en el momento de reposo del mineral este posee un coeficiente de rozamiento estático común, en cambio cuando este se rompe en el movimiento y se hace uniforme disminuye, ya que el objeto no necesariamente tiene que vencer al reposo.

2. ¿ S erá neces ario ari o cons iderar id erar la fric fr ic ci ón del c onjunto onj unto con co n el aire air e circ ula ulante? nte? S i s u respuesta es afirma firmativa ¿ Por qué? qué? No será necesario considera el aire ya que los objetos que se usaron no poseen grandes superficies, y en el salón que se desarrolló el experimento no hubo un gran ingreso de aire

3. ¿ D e que depende el c oefici oefi ci ente de fric fri c c ión ió n está es tátic tico? o? Se llama rozamiento estático cuando un cuerpo está en reposo, las únicas que actúan sobre el son la fuerza normal y su peso. Si aplicamos una fuerza para provocar movimiento de un cuerpo, representa otra fuerza paralela a la superficie que se opone al movimiento. Se trata de una fuerza de fricción o rozamiento estático directamente proporcional a la fuerza normal; aquí, el cuerpo aún no se mueve o está a punto de moverse

4. E l coeficiente coeficiente de fricción, fric ción, ¿ s erá el mis mo cuando cuando se s e apl aplique ique un lubric lubric ante nte entre entre las las s uperfic uperfic ies en contacto contacto?? No será la misma ya que se puede aminorar mediante uno de estos métodos Las fuerzas de roce se pueden aminorar mediante al menos tres procedimientos: alisando las superficies en contacto, aplicando lubricante alas superficies en contacto o dando una forma aerodinámica, para "romper" el aire (fluido), a los objetos.

5. ¿ E l c oefic oefi c iente ien te ci nétic o varía varí a c on la velocidad? veloc idad? No; porque depende solo del peso y el coeficiente de roce que es constante y solo depende de si es estático o dinámico.

6. ¿ A fecta fecta el pe pess o del del bloque bloque a los los coeficientes coeficientes de fricc ión? El coeficiente de fricción de un material es el mismo para ese material, sin importar el peso. Lo q lo puede afectar es la temperatura, la humedad, el desgaste del material, etc. Si aplicas la misma fuerza a dos bloques de igual material, pero de distinto peso notarás q el más pesado tomará más tiempo en llegar al mismo punto que el otro. La relación entre los pesos y el tiempo te ayuda a calcular el coeficiente de fricción.

7. E l coeficiente coeficiente de fricción, fric ción, ¿ varía varía s egún eg ún la la tempera emperattura del del cuerpo?



Para grandes cargas el coeficiente de fricción f ricción se reduce rápidamente en la medida que la carga se incrementa, en particular cerca del punto de congelamiento. Para cargas pequeñas el coeficiente de fricción es independiente de la fuerza normal. El tamaño de la fuerza friccional varía con la temperatura, con el coeficiente de fricción estática incrementando tres o cuatro órdenes de magnitud entre-1ºC y -25ºC. Finalmente, el coeficiente de fricción cinética es bastante menor que el estático.

8. La fuerza fuerza de fricc fri cción, ión, ¿ depende depende de las las i nteracc nteracciones iones entre las las molé molécula culass de las las dos s uperfic uperfic ies ? La fuerza de fricción, f, es una interacción que se opone al movimiento de una superficie respecto a otra. Se genera debido a los enlaces entre las moléculas en la interface de las superficies, en aquellos lugares en que los objetos están en íntimo contacto., Experimentalmente se encuentra que la fuerza de fricción depende de la naturaleza de las dos superficies, lo que se considera en el coeficiente de Fricción (μ). También depende de la fuerza con que las dos superficies están presionadas una con la otra, es decir depende de la fuerza de contacto o normal (N)

9. S i el móvil emple emplea ado (con (c on superfi cie ci e de corcho) cor cho) s e colocara s obre un plano plano incli in clinado nado ¿ C uál debería s er el áng áng ulo para para el cual el cuerpo s e queda quedaría ría inmóvil? tanα tanα = 4.04 = 76.09°

α



10. ¿ Que es el coeficiente coeficiente de vis cos idad? idad? ¿ Tiene rela relación c on el coeficiente coeficiente de fricción? fric ción? Factor numérico que representa la resistencia interna de un líquido a fluir; cuanto mayor sea dicha resistencia, mayor será el coeficiente. Es igual a la fuerza tangencial en dinas por centímetro cuadrado (dina/cm2) transmitida desde un plano del fluido a otro plano paralelo a 1 cm de distancia del anterior y que responde a la diferencia de velocidad del fluido entre los dos planos de 1 cm en la dirección de la fuerza. El coeficiente vario con la temperatura. También denominada viscosidad absoluta. La unidad de medida es el poise, una fuerza de 1 dina/cm2.

5. CONCLUSIONES A partir de los experimentos realizados realizados y a los datos tomados, se se puede concluir y resaltar la importancia de la frccion Si no hubiera fricción sería imposible i mposible caminar. Debido a que es la ficción la que hace que al caminar nos impulsemos hacia adelante. Incluso sería muy difícil mantener el equilibrio aun estando sin movimiento. Existe una diferencia entre el coeficiente de rozamiento estático del coeficiente de rozamiento cinético, determinando que el coeficiente de rozamiento estático es mayor al cinético. Los coeficientes estático y cinético dependen de las condiciones de preparación y de la naturaleza de las dos superficies y son casi independientes del área de la superficie de contacto. Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad.



6. RECOMENDACIONES: Se expuso correctamente la información necesaria para entender el tema, aunque se podría hacer uso de la data para explicar e xplicar con un video o mediante diapositivas Se podría mejorar citando ejemplos de la vida cotidiana, para que el estudiante puede relacionar sus conocimientos con lo que sucede en el entorno.

7. BIBLIOGRAFIA Guía de laboratorio física UNA-PUNO Física para Ciencias e Ingeniería Libro de John W. Jewett y Raymond A. Serway Fundamentos de física - David Halliday, Jearl W alker y Robert Resnick

Fuerzas de Friccion (3) Yyyyyyyyyyyyyy

Recommend Documents