Informe de Fuerzas de Fticcion

I. OBJETIVOS: 





Estudiar las características de los coeficientes de rozamiento dinámico y estático e diferentes materiales Calcular el coeficiente de fricción estático y cinético para deslizamiento en superficies arbitrarias (caso de de la madera) Verificar la relación entre el coeficiente de fricción y la fuerza de rozamiento

II. 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 no adquiere una velocidad y se mantiene en reposo .esto se debe aque existe una fuerza que se opone a que este continuara deslizándose esta fuerza se conoce como fuerza de fricción o de rozamiento El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción expresa la oposición al deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto. Es un coeficientedimensional. tedimensional. Usualmente se representa con la letra griega µ (mu). (mu). El valor del coeficiente de rozamiento es característico de cada par de materiales en contacto; no es una propiedad intrínseca de un material. Depende además de muchos factores como la temperatura, el acabado de las superficies, la velocidad relativa entre las superficies, etc. La naturaleza de este tipo de fuerza está ligada a las interacciones de las partículas microscópicas de las dos superficies implicadas.

Segunda ley de newton Newton efectuó mediciones que le permitieron descubrir a una ley fundamental que establece lo siguiente: toda fuerza resultante desequilibrada que actué sobre un cuerpo, le producirá una aceleración , que será de la misma dirección y sentido que aquella , y su valor resultara ser directa mente proporcional con la fuerza, pero inversamente proporcional con la masa de dicho cuerpo

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO

CORONEL RODRIGUEZ LUIS

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Rozamiento estático y rozamiento dinámico La mayoría de las superficies, aun las que se consideran pulidas son extremadamente rugosas a escala microscópica. Cuando dos superficies son puestas en contacto, el movimiento de una respecto a la otra genera fuerzas tangenciales llamadas fuerzas de fricción, las cuales tienen sentido contrario al movimiento, la magnitud de esta fuerza depende del coeficiente de rozamiento dinámico. Existe otra forma de rozamiento relacionada con el anterior, en que dos superficies rígidas en reposo no se desplazan una respecto a la otra siempre y cuando la fuerza paralela al plano tangente sea suficientemente pequeña, en este caso el coeficiente relevante es el coeficiente de rozamiento estático. La condición para que no haya deslizamiento es que:

Donde: , es la fuerza paralela al plano de tangencia que intenta deslizar las superficies. , es la fuerza normal o perpendicular al plano de tangencia.





Para superficies deformables conviene plantear la relación anterior en términos de tensiones normal y tangencial en un punto, habrá deslizamiento relativo si en algún punto:

Donde: es el vector normal unitario al plano tangente de contacto entre superficies.

T es es el tensor de tensiones en uno de los dos sólidos en contacto Ángulo de rozamiento Al considerar el deslizamiento de un cuerpo sobre un plano inclinado, se observa que al variar la inclinación de dicho plano, el objeto inicia el movimiento al alcanzarse un ángulo de inclinación crítico. Esto es debido a que al aumentar la inclinación, se reduce paulatinamente la componente perpendicular del peso, la fuerza N, que es proporcional al coseno del ángulo de inclinación. Esto es así independientemente del peso del cuerpo, ya que a mayor peso, aumentan tanto la fuerza que tira el objeto cuesta abajo, como la fuerza normal que genera el rozamiento. De este modo, un coeficiente de rozamiento dado entre dos cuerpos equivale a un ángulo determinado, que se conoce como ángulo de rozamiento. Ejemplo: Si tenemos un carro en una superficie muy inclinada, nos caemos y el carro resbalará por el pavimento o asfalto, provocando la fricción o el coeficiente de fricción: fricción:

Determinados materiales granulares, como la arena, la grava, los suelos y suelos y en general los graneles, tienen un determinado coeficiente de rozamiento entre los granos que los conforman. El ángulo asociado es precisamente el ángulo que formaría un montón estable de dicho material, por ello se conoce a esta propiedad como ángulo de rozamiento interno.





III. EQUIPOS Y MATERIALES.          

Computadora Personal Software Data Studio instalado Interface ScienceWorkshop 750 Sensor de Movimiento (CI-6742) Sensor de Fuerza (CI-6537) Cajón de Fricción (Material de Madera) Una masa accesoria de 0.25Kg. Conjunto de Pesas (Diferentes Magnitudes) Carril, tope y polea más 1.60cm de hilo negro Balanza Analógica

IV. 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 de fuerza, de la lista de sensores, efectuar la conexión usando los cables para la transmisión de datos de acuerdo a lo indicado por Data Studio. d. Efectuar la calibración correspondiente considerando una frecuencia para disparo de 5 registros por segundo para el sensor de movimiento y 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)}, masa adicional, sensor de fuerza y masa total en la tabla (2). f. Realizar el montaje de equipos y accesorios, tal como se muestra en la figura (3). g. Genere un gráfico para dos de de los parámetros medidos por el sensor de movimiento y de fuerza (aceleración y fuerza) h. Con la calculadora genere la gráfica para la ecuación (3), tal como como muestra en la figura:  (interface de calculadora) i. Genere una gráfica(fuerza de fricción) vs. F ( fuerza aplicada)





V.TOMA DE DATOS Tabla (2): datos evaluados con sensor de movimiento y fuerza en laboratorio EVENTOS Aceleración (m/ ) Tensión(N) Masa aplicada (kg)

1

2

3

4

5

0.1

0.5

1

1.6

1.6

1.40

1.60

1.72

1.81

1.40

0.175

0.22

0.42

0.26

0.28

VI. CUESTIONARIO. 1. calcule el coeficiente de fricción para cada valor de aceleración y masa aplicada, considere el siguiente cuadro. Dato regis- 1 trado  

2

3

4

5





2. calcule el promedio de  y  de la tabla anterior

3. calcule los errores absolutos, relativo y porcentual considerado los datos experimentales de la pregunta anterior y teóricos propuestos en la tabla(1) para el coeficiente de fricción.







4. ¿Según usted a que se debe la diferencia entre  y ?, explique.

La diferencia entre fuerza de fricción Estática y Cinética. La fuerza de rozamiento cinética es la que actúa cuando el cuerpo está enmovimiento con respecto a la superficie sobre la que se está moviendoAnálogamente, la fuerza de rozamiento estática es la que actúa cuando el cuerpoestá en reposo con respecto a la superficie sobre la q se encuentra.Por ejemplo, tienes una superficie inclinada y un objeto inmóvil sobre ella. Sinrozamiento, lo natural es que se deslice. Pero si esta Inmóvil, quiere decir que hay unafuerza d rozamiento estática actuando sobre él, que lo mantiene en reposo. Ahora, puede que le des un empuje inicial y comience a moverse lentamente, pero sindetenerse; en ese caso, rompiste la fuerza de fricción estática, y ahora entra en juego la cinética, que usualmente es menor a la estática. Por otra parte CINÉTICO se refiere al caso en que ya se ha dado el movimiento.El Estático corresponde a la oposición a iniciar el movimiento.Otro ejemplo seria. Cuando empujas un mueble siempre hay que hacer más fuerzapara que arranque el movimiento; después se siente más fácil de llevar: elrozamiento disminuye. Esto se debe a que al iniciarse el movimiento ya lasmoléculas se atraen con menos fuerza,La fórmula para ambos casos es idéntica:

Fr =µN Dónde: Fr=Fuerza de rozamiento µ=Coeficiente de rozamiento, denominado "miu" N=Fuerza Normal (perpendicular) 5. ¿Sera necesario considerar la fricción del conjunto con el aire circun- dante?, si su respuesta es afirmativa, explique ¿Por qué?

Si, por que el aire va a ejercer una fuerza de retención casi igual a la de fricción impidiendo que esta se desplace de manera. E n los lanzamientos y en el cálculode velocidades es coeficiente de rozamiento del aire, su velocidad y su dirección deben ser tomadas en cuenta para tener resultados más exactos.





µs=es el coeficiente de fricción estático y N=es la fuerza normal. En el caso particular, de un objeto en reposo sobre un plano inclinado 7. El coeficiente de Fricción, ¿Sera el mismo cuando se aplique un lubricante entre las superficies en contacto?

No, porque un lubricante lo que haría es lisar la superficie o por lo menos bajaría en un buen porcentaje el coeficiente de fricción,así que no sería el mismo.

8. ¿El coeficiente cinético varia la velocidad?

Si, ya que este surge entre dos superficies ásperas que entra en contacto, donde  depende de la rapidez con la que avanza el cuerpo, cuando este es de un valor considerable. 9. ¿Afecta el peso el bloque a los coeficientes de fricción?

El peso va a ser parte importante del cálculo de las fuerzas a favor y en contra (de fricción) ya que actúa como la fuerza normal de la superficie que contiene al cuerpo con algunas variaciones dependiendo a la superficie en la que se encuentre por ende esta fuerza que es el peso va afectar de todas manera al coeficiente de fricción sea cinético o estático. 11. El coeficiente coeficient e de fricción ¿Varia según la temperatura del cuerpo?

Si, ya que se produciría dilatación tanto del cuerpo como de la superficie con la que está en contacto, ya que todos los cuerpos tienen… 12. La fuerza de fricción, ¿Depende de las interacciones entre las molécu- las de las dos superficies? superficies?





14. ¿Qué es el coeficiente de viscosidad?, ¿tiene relación con el coeficiente de fricción? Relación conocida como la ley de Stokes. El coeficiente n depende de la fricción interna del fluido (la fuerza de fricción entre las diferentes capas del fluido que se mueven a diferentes velocidades). Esta fricción interna se conoce como viscosidad y recibe el nombre de coeficiente de viscosidad. El coeficiente de viscosidad en el sistema MKS se expresa en Kg / m*s. La viscosidad puede expresarse en g / cm *s y es llamada poise, y abreviada P. El poise es igual a un décimo de la unidad MKS de la viscosidad. CONCLUSIONES:

La conclusión es que he conseguido medir con bastante exactitud el coeficiente de fricción entre la pieza metálica y el plano. He comprobado también que el coeficiente de fricción estática es mayor que el de fricción dinámica. Con esta práctica pretendí poder tomar medidas con errores lo más reducidos posibles y, a mi parecer, mi método para medir la fricción es bastante efectivo. Un problema que tuve al realizar el montaje es que el hilo que unía el colgador de pesos y la pieza metálica debía estar en paralelo con el plano y en un principio no lo estaba, con lo que las medidas serían imprecisas. Otro problema al realizar una práctica de este tipo es que el ser humano es bastante impreciso en todo lo que se refiere al tiempo, y es difícil tomar medidas de tiempo fiables con un cronómetro con lo que el error relativo referente al tiempo aumenta inevitablemente y la única forma de conseguir que dicho error relativo no se dispare es intentar que el tiempo que se mide sea lo mayor posible. Creo que con el material del que disponía, mi diseño es bastante acertado en éste aspecto.

BIBLIOGRAFIA:

Informe de Fuerzas de Fticcion

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