Informe de Fisica - Rozamiento

UNVERSIDAD NACIONAL DEL ESTE LABORATORIO DE FISICA Y QUIMICA

FACULTAD POLITECNICA INGIENERIA ELECTRICA

INTRODUCCIÓN

La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos en contacto y es una fuerza muy importante cuando se estudia el movimiento de los cuerpos. Es la causante, por ejemplo, de que podamos andar (cuesta mucho más andar sobre una superficie con poco rozamiento, hielo, por ejemplo, que por una superficie con rozamiento como, por ejemplo, un suelo rugoso). Existe rozamiento incluso cuando no hay movimiento relativo entre los dos cuerpos que están en contacto. Hablamos entonces de Fuerza de rozamiento estática. Por ejemplo, si queremos empujar un armario muy grande y hacemos una fuerza pequeña, el armario no se moverá. Esto es debido a la fuerza de rozamiento estática que se opone al movimiento. Si aumentamos la fuerza con laque empujamos, llegará un momento en que superemos está fuerza de rozamiento y será entonces cuando el armario se pueda mover, tal como podemos observar en la animación animación que os mostramos aquí. Una vez que el cuerpo cuerpo empieza a moverse, moverse, hablamos de fuerza de rozamiento dinámica. Esta fuerza de rozamiento dinámica es menor que la fuerza de rozamiento estática.

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MATERIALES UTILIZADOS PARA EL EXPERIMENTO

•

Bloque de madera de 5.5cmx12.1cm

•

Como base bloque de madera de 100cmx30cm

•

Como base bloque de metal de 100cmx30cm

•

Resorte con una fuerza constante DE “1N”

•

Tabla de valencias de coeficiente de d e rozamiento

•

Regla milimetrada

•

Cuestionario con tablas y objetivos predeterminados de la facultad politécnica U.N.E

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DESCRIPCION DE LA PRÁCTICA •

1ºcomenzamos observando los materiales a ser estudiados proponiéndonos al estudio de las fuerzas de rozamiento existentes entre dos superficies

•

2ºluego procedimos al peso y medida de los mismos para datos

•

3º prep prepar aram amos os cuid cuidad ados osam amen ente te la supe superf rfic icie ie de estu estudi dio o con con los los mate materi rial ales es del del experimento

4º una ves colocado la superficie de madera apoyamos sobre el nuestro bloque de madera Observando cuidadosamente que sin efecto de ninguna fuerza nuestro bloque quedaba en un estado de reposo sin movimiento alguno un tipo de rozamiento estático •

•

5º aplicamo aplicamoss entonc entonces es una fuerza fuerza de UN NEWTON NEWTON con aceleraci aceleración ón constant constante, e, observando, midiendo, y calculando con la deformación de nuestro resorte para obtener así datos precisos de la fuerza inicial necesaria para el inicio del movimiento, y por cons consig igui uien ente te la fuer fuerza za de desl desliz izam amie ient nto o nece necesa sari rio o para para mant manten ener er el bloq bloque ue en movimiento

•

6º una una ves ves obte obteni nido doss esto estoss dato datoss proc proced edim imos os a anot anotar arlo loss para para pode poderr calc calcul ular ar posteriormente el resultado de nuestras anotaciones

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RESULTADOS (Por observación) TABLA I Bloque que se desliza: madera (superficie uno) Sup. De sustentación: madera

Nº de medidas

SUP. 1 (m)

F Inicial (N)

Fuerza d1 Nº de medidas

Peso del Bloque (N)

1

0.007m2

0.50N

0.34N SUP. 1 (m)

1.4N

2

2

0.50N

F Inicial (N) 0.33N Fuerza de

1.4N

0.007m

0.007m2

3 Promedio

--------

0.55N 0.51N

deslizamiento Peso del 0.31N Bloque (N) e 0.32N deslizamiento

1.4N

--------

TABLA II Bloque que se desliza: madera (superficie dos) Sup. De sustentación: madera

Nº de medidas

SUP. 2 (m)

F Inicial (N)

Fuerza de deslizamiento

Peso del Bloque (N)

0.004m2

0.50N

0.30N

1.4N

0.004m2

0.50N

0.30N

1.4N

0.004m2

0.55N

0.35N

1.4N

--------

0.51N

0.31N

1 2 3 Promedio

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TABLA III Bloque que se desliza: madera (superficie uno) Sup. De sustentación: metal Nº de medidas

1 2

F Inicial (N) SUP. 1 (m)

Fuerza de deslizamiento

Peso del Bloque (N)

0.007m2

0.60N

0.50N

1.4 N

0.007m2

0.60N

0.52N

1.4N

0.007m2

0.59N

0.50 N

1.4N

0.59N

0.50N

3 Promedio

--------

--------

CALCULOS REALIZADOS (RAZONANDO) 1-Calcula el valor promedio de F inicial de cada una de las tablas

TABLA I FI : 0.50 + 0.50 + 0.55 : 0.51 3

•

TABLAII •

FI : 0.50 + 0.55 + 0.50: 0.51 3

•

TABLAIII •

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FI : 0.60+0.59+0.60: 0.51 3

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2-calcula el valor promedio de F de deslizamiento de cada una de las tablas

TABLA I • •

FD: 0.34+0.33+0.31 : 0.32

TABLA II •

FD: 0.30 + 0.30 + 0.35 : 0.31 3

TABLA III •

FD: 0.50 + 0.52 + 0.50: 0.50 3

3-calcula el valor del coeficiente de rozamiento estático utilizando los promedios para cada uno de los casos

TABLA I •

Ue: F. INICIAL= 0.51 : 0.3 NORMAL

1.4

TABLAII •

Ue: F. INICIAL= 0.51: 0.3 NORMAL

1.4

TABLA III •

Ue: F. INICIAL= 0.59: 0.4 NORMAL

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1.4

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4-calcula el valor del coeficiente de rozamiento cinético utilizando los promedios para cada uno de los casos

TABLA I Ud: F. DESL. = 0.32: 0.2 NORMAL 1.4

•

TABLAII Ud: F. DESL. = 0.31: 0.22 NORMAL 1.4

•

TABLAIII •

* Ud: F. DESL. = 0.50: 0.35 NORMAL 1.4

5-calcula el error relativo cometido experimentalmente sobre el valor del coeficiente de rozamiento estático y cinético

ERROR RELATIVO (CALCULO) -

1.

FORMULAS PROPUESTAS UTILES

Er= valor calculado – valor total

Er= Vc-Vm

Valor calculado

Vc

Coeficientes de rozamiento estático y cinético Superficies en contacto

s

k

Madera sobre madera

0.25-0.5

0.2

Madera sobre metal

0.4

0.2

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TABLA I Ue= 0.3-0.3 : 0 x(100)= 0% 0.3 Ud =0.2-0.2 =0.2-0.2 : 0 x(100)= 0 % 0.2

TABLA II Ue= 0.3-0.3 : 0.0x(100)= 0% 0.3 Ud =0.2-0.22 =0.2-0.22 : 0.1x(100)=10% 0.2

TABLA III Ue= 0.4-0.4 : 0x(100)= 0% 0.4 Ud =0.4-0.35 =0.4-0.35 : 0.12x(100)=12% 0.4

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CONCLUSION El coeficiente coeficiente de rozamiento depende depende de muchas variables, variables, tales como la naturaleza naturaleza de los mate materi rial ales es,, el acab acabad ado o supe superf rfici icial al,, pelí pelícu cula lass supe superf rfici icial ales es,, temp temper eratu atura ra y grad grado o de contam contamina inació ción. n. Por ejempl ejemplo, o, si en un recipi recipient entee al alto vacío se coloca colocan n dos superfic superficies ies metálicas que se han limpiado cuidado samente y como consecuencia del vacío no se pueden formar películas de óxido en las superficies, el coeficiente de rozamiento se eleva a valores enorme’ y las superficies quedan, de hecho, firmemente “soldadas” entre sí. Al dejar penetrar una pequeña cantidad de aire al recipiente de modo que puedan formarse películas de óxido en las superficies opuestas, el coeficiente de rozamiento se reduce a su valor “normal”. El hecho de que la fuerza de rozamiento sea independiente del área aparente de contacto, significa, por ejemplo, que la fuerza que se requiere para arrastrar un “ladrillo” de metal sobre una mesa metálica es la misma, cualquiera que sea la cara del ladrillo que esté en contacto con la mesa.

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PREGUNTAS 1- El valor valor de coeficie coeficiente nte de rozamiento rozamiento estático estático es mayor mayor o menor menor que el el coeficient coeficientee de rozamiento dinámico? R= UNA VEZ INICIAD INICIADO O EL EL MOVIMIEN MOVIMIENTO TO LA FUERZA FUERZA DE ROZAMIEN ROZAMIENTO TO EST ESTATIC TICO DEJA DE EXIST ISTIR PAS PASAND ANDO A ACTUA TUAR LA FUE FUERZA DE ROZAMIENTO DINAMICO DE VALOR INFERIOR AL VALOR MAXIMO DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO ESTATICO

2- El valor del del coeficiente coeficiente de de rozamiento rozamiento puede puede ser ser mayor que que la unidad? unidad? ¿SI o NO? NO? Justifica tu respuesta R=NO- de ninguna manera el coeficiente de rozamiento es mayor a la unidad se puede demostrar esto en un plano inclinado donde sin importar el peso del bloque el coeficiente de rozamiento entre las superficies no varia pero la fuerza necesaria para el inicio del movimiento si dependiendo del peso

3- La fuerza fuerza de rozamiento rozamiento depend dependee de las dimensione dimensioness de las caras caras de contacto? contacto? ¿SI o NO? Justifica tu respuesta R=CO R=COMO MO LA FUEZ FUEZA A DE RO ROZA ZAMI MIEN ENTO TO ES INDE INDEPE PEND NDIE IENT NTE E DEL DEL AREA AREA APARE APARENTE NTE DE CONTA CONTACTO CTO ESO ESO SIGNI SIGNIFIC FICA, A, QUE LA FUERZ FUERZA A NECE NECESAR SARIA IA PERA ARRASTRAR UN BLOQUE DE MADERA SOBRE UNA SUPERFICIE ES LA MISM MISMA A SIM SIM IMPO IMPORT RTAR AR CUAL CUAL CARA CARA DEL DEL BLOQ BLOQUE UE ESTE ESTE EN CO CONT NTAC ACTO TO SOBRE LA SUPERFICIE ESTO SE DEBE A QUE EL AREA MICROSCOPICA DE CONTACTO ES LA MISMA PARALAS DOS POSICIONES DEL BLOQUE PODEMOS JUSTIFICAR ESTO DISIENDO QUE CON MAYOR CARA DE APOYO HAY UN NUMERO RELATIVAMENTE GRADES DE AREA DE CONTACTO.,POR OTRO LADO AL SER MENOR EL AREA DE APOYO LOS CONTACTOS SON DE MENOR NUMERO PERO LA PRECION EJERCIDA POR EL BLOQUE SOBRE EL NUMERO MENOR DE CONTACTO SOPORTAN EL BLOQUE 4- Cuáles Cuáles son las variab variables les que influye influyen n en el valor valor de las fuerzas fuerzas de rozamie rozamiento? nto? *PUNTO DE APLICACIÓN= APLICACIÓN= es el lugar concreto sobre el cual actua una fuerza. *MAGNITUD O INTENSIDAD= INTENSIDAD= indica el valor numérico de la fuerza en newtons *DIRECCION= *DIRECCION= es la recta a lo largo de la cual se aplica la fuerza. La línea sobre la que se dibuja el vector *SENTIDO= con la misma dirección, una fuerza puede tener dos sentidos se indica con la punta de la flecha del vector

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PROBLEMAS DE PRÁCTICA PRÁCTICA 1-Un bloque con peso P: 100N se encuentra en reposo, apoyado sobre un plano horizontal. ¿Calcula la fuerza de rozamiento que actúa sobre el bloque? Cuando se aplica sobre él una fuerza horizontal de intensidad F: 20N El coeficiente de rozamiento entre les superficies en contacto es u:0.30

2-Un bloque esta en reposo y tiene una masa igual a 2kg . Se tiene una fuerza F=4N representada en la figura paralela a la superficie horizontal. El coeficiente de rozamiento estático entre las superficies de contacto es de 0.3 TOMANDO g=10m/s 2 calcula el valor de la fuerza de rozamiento?

F = 4 N

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Una mesa es empujada por una persona con una fuerza horizontal como la muestra la figura tomando F=3.5N y que la mesa no se mueve: a) Represen Representa ta en la figura figura la fuerza fuerza de rozamien rozamiento to estático estático que que actúa sobre sobre la mesa mesa b) Calcula Calcula el valor valor de la fuerza fuerza estática estática en esas esas condicio condiciones nes c) Si el valor valor de la fuerza fuerza aument aumentee a 7N y que que la mesa todav todavía ía no se mueve mueve cual cual es valor de la fuerza estática

F

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