TRABAJOD E FISICA COEFICIENTE DE FRICCIÓN

COEFICIENTE DE FRICCIÓN

Departamento de física, Universidad del Valle.

El objetivo de la práctica de laboratorio fue medir el coeficiente de fricción estático y dinámico a partir de un plano inclinado con un bloque de madera, haciendo consideraciones acerca del modelo teórico desarrollado en la guía. Para encontrar el coeficiente de fricción estático, se varió el peso del bloque de madera y se encontró un promedio angular. Con respecto al coeficiente de fricción dinámico se ajustó el plano a un ángulo de 40° y se colocó un contrapeso en el bloque de madera, se modificó el peso hasta que el bloque subiera el plano a una velocidad constante, luego de obtener ese dato, se disminuyó el peso del contrapeso, hasta que el bloque de madera bajara el plano a una velocidad constante.

I. INTRODUCCIÓN.

La fricción es una fuerza de contacto que actúa para oponerse al movimiento deslizante entre superficies.  Actúa paralela a la superficie y opuesta al sentido del deslizamiento.  Se denomina como Ff.  La fuerza de fricción también se le conoce como fuerza de rozamiento. (Sepúlveda, 2012)[pic 1]

La fuerza de fricción también se presupone que es proporcional al coeficiente de fricción. Sin embargo, 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. Por lo tanto, a veces se citan dos coeficientes de fricción para un par dado de superficies “un coeficiente de fricción estática y un coeficiente de fricción cinética (dinámica)”. (hyperphysics, 2017)

Esta fuerza es la causante de que haya desgastamiento en un motor, o que nos cueste deslizar un objeto. La experiencia nos muestra que esta fuerza no depende del tamaño de la superficie de contacto entre dos cuerpos, sino del material, donde la rugosidad es lo más relevante.

II. DISCUSIÓN TEÓRICA.

En el desarrollo de la práctica, se encuentran dos coeficientes de fricción, uno es el estático, donde existe una resistencia inicial que debe superarse para comenzar el movimiento del cuerpo a través del plano inclinado. El dinámico es una fuerza de magnitud considerada constante que se opone al movimiento mientras el cuerpo se está moviendo.

Coeficiente de fricción estático: [pic 2]

Del diagrama de fuerzas de la figura 1, se puede obtener que:

          (ec 1)[pic 3]

           (ec 2)[pic 4]

Y por lo tanto el coeficiente de fricción estático queda así:

              (ec 3)[pic 5]

Siendo  el ángulo mínimo para que el bloque se ponga en movimiento con respecto al plano inclinado.[pic 6]

Coeficiente de fricción dinámico:[pic 7]

[pic 8]

Del diagrama de fuerzas de la figura 2, cuando m1 se mueve hacia arriba del plano inclinado con velocidad constante, se tiene que:

     (ec 4)[pic 9]

Siendo m2 la masa mínima necesaria para que el cuerpo se mueva hacia arriba con velocidad constante. Cuando el m2 se mueve hacia abajo del plano con velocidad constante, se tiene que:

   (ec 5)[pic 10]

Siendo m'2 la masa necesaria para que el cuerpo se mueva hacia abajo con velocidad constante. De las ecuaciones (4) y (5) se obtiene que el coeficiente de fricción dinámico queda:

                (ec 6)[pic 11]

Igualando f en las ecuaciones (4) y (5), se obtiene la siguiente relación:

           (ec 7)[pic 12]

Combinando las ecuaciones (6) y (7) y si θ = 45, queda que:

                (ec 8)[pic 13]

III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y RESULTADO

Se llevaron a cabo dos partes durante la realización de la práctica de laboratorio.

Una de ellas fue Movimiento Estático, donde se realizó el montaje de un sistema similar al proporcionado en la figura número 1, donde se procuró tomar un Ángulo de elevación de 45°, se realizó el procedimiento, el cual consistió en tomar datos de la masa y la elevación del Ángulo necesario para generar movimiento en el cuerpo sobre la rampa al subir lentamente la plataforma.

Para un total de cinco medidas se encontró un promedio que representara cada uno delos datos.

Todas las medidas de peso tuvieron un error ΔM=0.05

Del movimiento estático se encontraron los datos presentados a continuación en la tabla 1.

TABLA I. DATOS EXPERIMENTALES MOVIMIENTO ESTÁTICO

Se encontró el error del Ángulo promedio derivando parcialmente arco tangente de siendo x, cateto opuesto sobre adyacente.

[pic 14]

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