INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE FÍSICA CLÁSICA

[pic 2]

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRONICA UNIDAD ZACATENCO

INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE FÍSICA CLÁSICA

“COEFICIENTES DE FRICCIÓN I”

PROFESORA: MAYORAL GUZMÁN MA. ANTONIETA

GRUPO 1CM3                                   SEMESTRE 1°

EQUIPO #3:

CHÁVEZ VARGAS RODMAN AZAEL

ESPINOZA MONTIEL CYNTHIA

FLORES ARROYO RODRIGO ENRIQUE

GONZÁLEZ GALVÁN PAULINA

MEJÍA VIQUEZ OSCAR

MELENDEZ ARROYO VICTOR DAVID

C.D. DE MEXICO 28 DE MAYO DE 2018

COEFICIENTES DE FRICCIÓN I 

Objetivo:

Identificará claramente la diferencia ente una fuerza de fricción estática y una fuerza de fricción cinética, distinguiendo algunos de los factores que influyen en el valor de dicha fuerza calculando además el coeficiente de fricción estático, cinético y por rodamiento para diferentes materiales.

Introducción teórica:

Hemos observado que cuando un cuerpo es puesto en movimiento sobre una mesa horizontal al cabo de un tiempo se detiene; lo anterior es debido a que el cuerpo experimenta una resistencia a su movimiento, dicha resistencia es la llama Fuerza de fricción, la cual representaremos por 𝑓𝑓̅ .

En realidad, siempre que un cuerpo se desliza, o tiende a deslizarse, sobre otro aparece una fuerza de fricción paralela a la superficie de contacto y contaría al   movimiento (figura 25).

 Fricción [pic 3]

         Por rodamiento

La fuerza de fricción estática ( 𝑠̅ ) es la fuerza mínima que se requiere para romper el reposo relativo de dos cuerpos en reposo. (figura 26 A) La fuerza de fricción cinética (𝑓𝑘̅ )) es la que aparece cuando dos cuerpos en contacto se mueven con velocidad relativa constante uno respecto al otro. (Figura 23 B).

[pic 4]

Fuerza normal  

Como se observa en las figuras 25, 26 y 27; siempre que un cuerpo se posa sobre una superficie el peso del mismo provoca una fuerza de reacción en sentido contrario y perpendicular a la superficie; llamada fuerza normal, (ver figura 28).

La fuerza normal es importante, ya que influye directamente en el valor de la fuerza de fricción entre dos superficies.

[pic 5]

Coeficientes de fricción  

Se ha detectado experimentalmente, que cada par de materiales en contacto tiene una característica de fricción constante para sí mismos; pero que defiere respecto de otros materiales. A esta constante se le denomina coeficiente de fricción y su conocimiento ha revolucionado el estudio del rozamiento al grado de que en la actualidad hay una gran diversidad de tablas de valores que contienen los coeficientes de la mayoría de los materiales y que facilitan el análisis de los problemas donde se presenta el rozamiento. Existen tres tipos de coeficientes de fricción, en esta aplicaremos dos, el coeficiente por rodadura se revisa en la práctica posterior.

Coeficiente de Fricción Estático.

Se define como la razón que existe entre la magnitud de la fuerza de la fricción estática (𝑓𝑠̅ ), y la magnitud de la fuerza normal (N).

𝑓𝑠

𝜇𝑠 = 𝑁 ------------ (1)

Coeficiente de Fricción Dinámico.

Se define como la razón que existe entre la magnitud de la fuerza de fricción de fricción dinámica (𝑓𝑘̅ ) y la magnitud de la fuerza normal(N).

𝑓𝑘 ------------ (2)

𝜇𝑘 = 𝑁

Plano Inclinado  

Con las ecuaciones (1) y (2) se pueden determinar fácilmente los coeficientes de fricción entre dos materiales en contacto, en un plano horizontal, sin embargo, a fin de tener un elemento de comparación se determinarán los coeficientes, utilizando un plano inclinado.

A.- Determinación de s.

Si colocamos un bloque sobre un plano e inclinamos este último hasta tal punto que el bloque comience a deslizarse hacia abajo, tendremos lo siguiente;

cos 𝜃 = 𝜙𝑚𝑎𝑥         

𝜙𝑚𝑎𝑥 es el ángulo en el instante del movimiento inminente [pic 6]

Σ𝐹𝑥 = 0 ∴ fs = W sen𝜙𝑚𝑎𝑥 ------------ (3)

Σ𝐹𝑥 = 0 ∴ N = W cos𝜙𝑚𝑎𝑥 ------------ (4)

𝜇𝑠= 𝑓𝑠= [pic 7] 

         𝑁        𝑊𝑐𝑜𝑠 𝜙𝑚𝑎𝑥

s = tan𝜙𝑚𝑎𝑥 ------------ (6)

Con el empleo de la ecuación (6) se podrá determinar s midiendo únicamente el ángulo 𝜙𝑚𝑎𝑥 y efectuando el cálculo de su tangente.

B.- Determinación de 𝜇𝑘.

Si colocamos el bloque sobre un plano inclinado a un ángulo menor de 𝜙𝑚𝑎𝑥 y lo movemos a velocidad constante con una fuerza (F) hacia arriba tendremos:

1. < 𝜙𝑚𝑎𝑥  Σ𝐹𝑥 = 0 ∴ fk = F − W sen𝜃 ------------ (7) [pic 8][pic 9]

Σ𝐹𝑥 = 0 ∴ N = W sen𝜃 ------------ (8)

𝜇𝑘        𝑁        𝑊𝑐𝑜𝑠𝜃         

𝐹

𝜇𝑘 = 𝑊𝑐𝑜𝑠𝜃[pic 10] − 𝑡𝑎𝑛𝜃 ------------ (10) 

La ecuación (10) servirá para calcular 𝜇𝑘 midiendo F y θ.

Calculo de la Desviación Estándar.

Recordando la práctica de las mediciones indirectas, tenemos que la expresión general para el cálculo de la incertidumbre cuando z = f (x, y), está dada por:

...