ROZAMIENTO POR DESLIZAMIENTO OBJETIVOS: Obtener experimentalmente el coeficiente de rozamiento estático μ entre distintas sustancias que se encuentran en contacto. Verificar las leyes de Rozamiento.
TEORIA: Se denomina fuerza de rozamiento a aquella fuerza de rozamiento a aquella fuerza tangencial que se opone al movimiento relativo de un cuerpo, cuando este se apoya sobre otro. Existen dos formas de rozamiento: por deslizamiento y por rodadura y en cada caso se observa una característica estática y cinética. Cuando un cuerpo se desliza sobre otro, debido a la acción de una fuerza externa, la fuerza de rozamiento será igual en modulo y sentido contrario a la fuerza externa que produjo el movimiento. Este rozamiento se irá incrementando, de acuerdo al aumento de la fuerza actuante y variara desde cero hasta un máximo, correspondiente al inicio del deslizamiento del cuerpo (Rozamiento Estático) para posteriormente disminuir, cuando el cuerpo se encuentra ya en movimiento (Rozamiento Cinético). Por lo tanto, en el rozamiento estático se define: 0≤fs≤μsN En el límite: fs= μsN Y en el rozamiento cinético fk= μkN En consecuencia el rozamiento estático es mayor que el rozamiento cinético. Los fenómenos físicos en los cuales intervienen las fuerzas de rozamiento, están supeditadas a las denominadas “Leyes del Rozamiento” que indican: El rozamiento cinético es independiente de la velocidad dentro de ciertos límites. El rozamiento estático y cinético varían proporcionalmente con la intensidad de la fuerza normal sobre la superficie de los cuerpos en contacto. La fuerza de rozamiento es independiente del área de las superficies en contacto.
EQUIPO:
Plano Inclinado Poleas Masas Dinamómetro Hilo Cuerpo de Prueba
PROCEDIMIENTO: 1.- Plano Horizontal Determine el peso del cuerpo de prueba (N). Coloque el cuerpo de prueba sobre la superficie de la mesa y conéctelo al dinamómetro. Hale este con movimiento uniforme hasta que se rompa el estado de equilibrio. Repita esta operación 5 veces. Aumente el peso del cuerpo, mediante pesos sobre el (N +100 y N+200) g. Y efectúe la operación anterior. Recuerde que el dinamómetro debe estar encerado en esta disposición. 2.- Plano inclinado con el cuerpo de prueba descendiendo. Coloque el cuerpo de prueba en la parte superior del plano inclinado y lentamente aumente la inclinación de este, hasta que aquel comience libremente a deslizarse. Determine, luego de diez medidas, la inclinación media (α) Repita esta operación aumentando el peso del cuerpo (+100, +200) g. 3.- Plano inclinado con el cuerpo de prueba ascendiendo. Acople el cuerpo de prueba al dinamómetro previamente encerado. Aplique una fuerza progresiva hasta que el movimiento del cuerpo sea inminente. Repita esta operación diez veces. Efectúe este proceso para inclinaciones de (15, 30, 45) grados.
TABULACION DE DATOS Plano Horizontal SUPERFICIES: Bronce/Vidrio Peso del cuerpo de Fuerza de tracción F[N] prueba y adicionales[N] N= 1.7[N] 0.615[N] 0.361 N + 100g=2.68[N] 0.994[N] 0.370 N + 200g=3.66[N] 1.46[N] 0.398 ̅ Plano inclinado con el cuerpo de prueba descendiendo SUPERFICIES: Bronce / Vidrio Peso del cuerpo de Inclinación prueba Y adicionales W= 1.7[N] 20.0⁰ W + 100g=2.68[N] 17.0⁰ W + 200g=3.66[N] 16.0⁰
0.363 0.305 0.286 ̅
Plano inclinado con el cuerpo de prueba ascendiendo SUPERFICIES: Bronce / Vidrio Peso del cuerpo Inclinación de prueba y adicionales W = 1.7[N] W = 1.7[N] W = 1.7[N] W = 1.7[N]
0⁰ 15⁰ 30⁰ 45⁰
Fuerza Normal N 1.7 1.642 1.472 1.202
Fuerza de tracción F 0.627 1.049 1.389 1.564
0.368 0.307 0.366 0.301 ̅
EJEMPLOS DE CALCULOS: ⁄
∑
PREGUNTAS: A.- Considere la primera parte del experimento realice los gráficos: Fuerza de atracción – Fuerza normal FUERZA DE ATRACCIÓN – FUERZA NORMAL 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
Series1
0
1
2
3
4
GRAFICO 1 ANALISIS: FT
FN
F=KN
FT = Fuerza de tracción FN = Fuerza Normal K=
=
= adimensional
FUERZA NORMAL – COEFICIENTE DE ROZAMIENTO 4 3.5 3 2.5 2
Series1
1.5 1 0.5 0 0.23
0.235
0.24
0.245
0.25
0.255
0.26
GRAFICO 2 Análisis: N N K=N K=tg
= [N]
es constante para cualquier fuerza normal
Una fuerza
B.- En base a la segunda parte realice el grafico: peso del cuerpo – coeficiente de rozamiento y realice un estudio de el. PESO DEL CUERPO – COEFICIENTE DE ROZAMIENTO 4 3.5 3 2.5 2
Series1
1.5 1 0.5 0 0
0.1
0.2
0.3
GRAFICO 3 Análisis: W W=K K=tg
E
E
= [N] Una fuerza
es constante para cualquier fuerza peso
C.- Con todos dos datos obtenidos en la tercera parte grafique: tg α – Fuerza de tracción, para un mismo paso, e interprételo.
TG Α – FUERZA DE TRACCIÓN
1.2 1 0.8 0.6
Series1
0.4 0.2 0 0
0.5
1
1.5
2
GRAFICO 4 Anáilisis: FT K FT K
=[N] una fuerza
no depende de la masa ni de la fuerza depende del material del cuerpo
E.- Explique la naturaleza de la Fuerza de Rozamiento. Fuerza de rozamiento es toda fuerza opuesta al movimiento, la cual se manifiesta en la superficie de contacto de dos cuerpos siempre que uno de ellos se mueva o tienda a moverse sobre otro. La causa de la existencia de esta fuerza es la siguiente: las superficies de los cuerpos, incluso las de los aparentemente lisos, no son lisas; presentan una serie de asperezas que, al apoyar un cuerpo sobre otro, encajan entre sí, lo que obliga a la aplicación de una fuerza adicional a la del movimiento para conseguir vencer el anclaje. Históricamente, el estudio del rozamiento comienza con Leonardo da Vinci que dedujo las leyes que gobiernan el movimiento de un bloque rectangular que desliza sobre una superficie plana.
CONCLUSIONES: Para que exista movimiento entre dos superficies, la fuerza aplicada debe ser mayor a la fuerza de rozamiento, caso contrario el sistema estará en equilibrio y no existirá ningún tipo de movimiento. Cuando dos superficies estén en contacto una con otra existirá fuerza de rozamiento, es decir es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el bloque, y no depende del área aparente de contacto. Existen dos tipos de coeficientes de rozamiento el estático, que es aquel que está presente cuando el cuerpo está a punto de moverse; y, el cinético que es aquel que está presente cuando hay un movimiento neto. El coeficiente cinético será menor al estático. La superficie de algunos cuerpos es más áspera que otros, por lo tanto en estos cuerpos, al estar en contacto con otros producirán mayor fuerza de rozamiento.
Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad.
BIBLIOGRAFIA: “Fuerza de Rozamiento”. Tomado de: http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/fuerza-de-rozamiento “Fricción”. Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Arranque_(erosi%C3%B3n_glaciar) “Fuerza de Rozamiento”. Tomado de: http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/froz.html “El rozamiento por delizamiento”. Tomado de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/rozamiento/general/rozamie nto.htm
