Angie Vanessa Barahona Acosta, Camila Gómez Rodríguez, Juan Alberto Martínez Zarate, Michael Moreno Caicedo

Informe de laboratorio N° 4

Coeficiente de rozamiento

Angie Vanessa Barahona Acosta, Camila Gómez Rodríguez, Juan Alberto Martínez Zarate, Michael Moreno Caicedo

Pontificia Universidad Javeriana

Resumen — En este laboratorio se buscó medir el coeficiente de rozamiento entre distintos materiales (corcho, lija, madera, plástico) por medio de un montaje que consistía en  un soporte universal, una rampa con superficie de corcho, dinamómetro, transportador y 3 bloques de materiales distintos

Palabras claves — Coeficiente de rozamiento, fuerza, diagrama de cuerpo libre, movimiento, materiales

Abstract — In this laboratory, the objective was to measure the coefficient of friction between different materials ( cork , sand , wood , plastic) by an assembly consisting of a universal support , a ramp with cork surface , dyno , protractor and 3 blocks of different materials to make free-body diagrams of each object and thus fulfill the purpose of this lab.

Key words — coefficient of friction, force, free body diagram, movement, materials.

• INTRODUCCIÓN

En el presente informe se realizara una descripción de la practica de laboratorio que tenía como

Propósito identificar las distintas fuerzas implicadas en el sistema para calcular el coeficiente de rozamiento teniendo en cuenta 3 sistemas distintos, el primero correspondió a un desplazamiento sobre la rampa sin ángulo de inclinación y aplicando una fuerza sobre un bloque con el fin de identificar la magnitud de la fuerza necesaria para iniciar el movimiento; el segundo consistió en identificar el ángulo de inclinación con el cual el bloque pierde su estado de reposo; y en el tercero  se aplicó una fuerza con el dinamómetro en dos ángulos de inclinación específicos con el mismo fin que tenía el primer sistema.

Cada uno de los sistemas requiere un diagrama de cuerpo libre y una descomposición de fuerzas para calcular adecuadamente el coeficiente de fricción, procedimiento que se realizara a lo largo de este informe.

• OBJETIVOS 

Objetivo general

Calcular el coeficiente de fricción estático entre madera-corcho, lija-corcho y plástico-corcho.

Objetivos específicos

* Identificar las diferentes fuerzas presentes en el sistema a partir del diagrama de cuerpo

Libre.

* Analizar la aplicación de la segunda ley de Newton en los sistemas.

• MARCO TEÓRICO

La resistencia a la fricción en el movimiento dos objetos sólidos es proporcional a la fuerza que presiona juntas las superficies, así como la rugosidad de las superficies. Dado que es la fuerza perpendicular o "normal" a las superficies que afectan a la resistencia a la fricción, esta fuerza se suele llamar la "fuerza normal" y se designa por N. La fuerza de resistencia de fricción puede entonces escribirse:

Fricción = µN, donde:

µ = coeficiente de fricción

µk = coeficiente de fricción cinética

µs = coeficiente de fricción estática

N=fuerza normal

La fricción es en realidad un fenómeno muy complejo que no puede ser representado por un modelo simple.  La cantidad de fuerza que se requiere para mover un objeto desde el reposo, es usualmente mayor que la fuerza requerida para mantenerlo moviéndose a velocidad constante una vez iniciado el movimiento, teniendo siempre en cuenta que la fuerza de rozamiento está siempre dirigida en sentido contrario al movimiento.

Por otra parte, el coeficiente de rozamiento es un número adimensional característico de las superficies en contacto, que se define como la fracción de fuerza normal que es necesaria aplicar ‘tangencialmente’ para vencer el rozamiento; su valor estático es mayor que el valor dinámico que alcanza cuando se ha iniciado el movimiento. Se representa con la letra griega μ. Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática (Fe) y la fricción cinética (Fd). El primer coeficiente es la resistencia que se debe superar para iniciar el movimiento de un cuerpo con respecto a otro con el que tiene contacto. El segundo, es la resistencia que se opone al movimiento pero una vez que este ya ha comenzado.

En la fricción estática 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.

W: 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.

Como el cuerpo está en reposo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento son iguales, y el peso del cuerpo y la normal:[pic 1]

W=N=mg

F=Fr= µsN

Esto es:

F=Fr= µs. mg

• Tomado de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/rozamiento/general/rozamiento.html

En el rozamiento cinético deben considerarse las siguientes fuerzas:

Fa: la fuerza aplicada.

Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al deslizamiento.

W: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.

N: la fuerza normal, que la superficie hace sobre el cuerpo sosteniéndolo.

En el equilibrio cinético, se establece que:

W=N=mg[pic 2]

Fr= µkmg 

Fa= ma 

Entonces:

Fa= µkmg+ma, a= (Fa/m)- µkmg[pic 3]

En el caso del plano inclinado se tendrán tres fuerzas que intervienen:

...