Laboratorio de Física II
Práctica de Laboratorio N° 6 Rozamiento: Fricción en Sólidos INFORME Integrantes: Erick Rosales Sorjano Dennis Quispilaya Chanca Grupo: Grupo: C15 - 02 - A Mesa N°7 Profesor: Profesor: Nicolás Herencia Calampa. Semana: 7
Fecha de realización: realización: 19-05-14 Fecha de entrega: 26-05-14 2014 – II
Objetivos:
Estudio de las fuerzas de rozamiento entre un cuerpo y una superficie.
Determinación de los coeficientes de rozamiento.
Marco teórico:
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 un suelo rugoso).
Rozamiento estático:
Es la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento. Sobre un cuerpo en reposo al que se aplica una fuerza horizontal F, intervienen cuatro fuerzas: F: la
fuerza aplicada. Fr : la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al deslizamiento. P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad. N: la fuerza normal, con la que la superficie reacciona sobre el cuerpo sosteniéndolo. Dado que el cuerpo está en reposo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento son iguales, y el peso del cuerpo y la normal:
Se sabe que el peso del cuerpo P es el producto de su masa por la aceleración de la gravedad (g), y que la fuerza de rozamiento es el coeficiente estático por la normal f s(máx) = us x F La fuerza horizontal F máxima que se puede aplicar a un cuerpo en reposo es igual al coeficiente de rozamiento estático por su masa y por la aceleración de la gravedad.
Rozamiento cinético:
En la figura, se muestra un bloque arrastrado por una fuerza F horizontal. Sobre el bloque actúan el peso mg , la fuerza normal N que es igual al peso, y la fuerza de rozamiento F k entre el bloque y el plano sobre el cual desliza. Si el bloque desliza con velocidad constante la fuerza aplicada F será igual a la fuerza de rozamiento por deslizamiento F k. Podemos investigar la dependencia de F k con la fuerza normal N . Veremos que si duplicamos la masa m del bloque que desliza colocando encima de éste otro igual, la
fuerza normal N se duplica, la fuerza F con la que tiramos del bloque se duplica y por tanto, F k se duplica. La fuerza de rozamiento por deslizamiento F k es proporcional a la fuerza normal N. F k=m k N
La constante de proporcionalidad mk es un número sin dimensiones que se denomina coeficiente de rozamiento cinético. El valor de mk es casi independiente del valor de la velocidad para velocidades relativas pequeñas entre las superficies, y decrece lentamente cuando el valor de la velocidad aumenta.
A la izquierda, tenemos un ejemplo de la fuerza de rozamiento estático; mientras que en la derecha, tenemos un ejemplo de la fuerza de rozamiento cinético.
Materiales: Canti Cantidad dad
Material Material
01
Computadora personal con Data Studio Sensor de fuerza Cuerpo de superficies diferentes Plano inclinado Transportador Cuerda Varilla y soporte Balanza
01 01 01 01 01 01 01
VARIABLES A MEDIR:
RESULTADO DE PROCEDIMIENTO Tabla N° 1
∠ s
(Angulo) 30° 45 35 42 39 36 34 36
Peso 140g 145g 150g 155g 165g 170g 175g 185g
Tabla N°
Graficas:
Ensayo # 1 Ensayo # 2 Ensayo # 3 Ensayo # 4 Ensayo # 5
Max( fs)
Promedio (fk)
1,69 3,05
1,36 2,04
3.11 4,19 4,58
2,94 3,66 4,41
2
Análisis:
De tabla 1
Calculo del
coeficiente de rozamiento estático (μK)
μK
μK
μK
=0,0136
=0,012
=0,0098
=0,0915
Calculo del
coeficiente de rozamiento cinético (μs)
=0,0169
=0,0152
=1,036
=0,010
Conclusiones: En toda superficie rugosa existirá una fuerza de rozamiento y una constante de fricción, siendo ambas directamente proporcionales cuando la fuerza normal del cuerpo sea constante; mientras que, cuando el coeficiente de rozamiento sea constante, la fuerza normal será directamente proporcional a la fuerza de fricción. Cuando el bloque estaba a punto de moverse, la fuerza de rozamiento era de tipo estática, llegando a obtener su máximo valor; y para el bloque, se cumplía las ecuaciones de equilibrio, llegando a la fórmula f s(máx) = us x N de la cual despejamos el coeficiente, y este será de tipo estático. La masa, área de superficie, volumen o cualquier otro parámetro relacionado a los anteriores no influyen en el coeficiente de rozamiento, debido a que este dependerá del ángulo formado por un plano y una superficie mayor. Generalmente se dice que la fuerza de rozamiento estático es mayor que la fuerza de rozamiento cinético, pero en la práctica nos damos cuenta que no es cierto. Si obtenemos la gráfica proporcionada por Data Studio, nos damos cuenta que en algún momento la f uerza de rozamiento estático será mayor que el cinético, pero luego, el cinético será mayor al estático. Por lo tanto, se tiene que corregir y especificar que la fuerza de rozamiento estático MÁXIMA será siempre mayor a la fuerza de rozamiento cinético. En nuestras prácticas, los coeficientes de rozamiento fueron menores a la unidad; sin embargo, en los últimos años ya se lograron obtener coeficientes que oscilan en el valor de 4. Por lo tanto, decir que los coeficientes de rozamiento siempre serán menores que la unidad es un hecho que se debe cambiar.
Bibliografía:
Fuentes, J. (2011) Fuerza de Rozamiento [en línea]. Recuperado el 02 de noviembre, de:
Vargas, I. (2012) El rozamiento por deslizamiento [en línea]. Recuperado el 02 de noviembre, de:
