reporte 3 de fisica
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Universidad Francisco Gavidia
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Asignatura: Laboratorio de Física
Instructor de Laboratorio: Ing. Julio Rodríguez Grupo de laboratorio: No. 04
Día y fecha de la Práctica: miércoles 13 de abril de 2011 Horario: 4:30pm a 6:30pm
Practica No: 03
Nombre de la Práctica: Coeficiente de Fricción Estática
Integrantes de grupo
Nombre N° De Carnet Grupo ClaseKarla Cecilia Flores López FL100110 02
Alexander Rigoberto Solórzano Ramírez SR100810 02Raúl Eduardo Hernández Pérez HP100310 02
Yefri Ronaldi Pérez López PL100110 02
Evaluación de reporte
Elemento % NotaPortada 2.0Índice 2.0Resumen 5.0Introducción Teórica 2.0Equipo y material utilizado 2.0Procedimiento y esquemas 5.0Datos Obtenidos y cálculos realizados 20.0Cuestionario 30.0Conclusiones 30.0Bibliografía. 2.0Nota global
San Salvador 26 de Abril de 2011
INDICE
RESUMEN________________________________________________________1
INTRODUCCIÓN TEORICA___________________________________________2
MATERIAL Y EQUIPO UTLIZADO______________________________________5
PROCEDIMIENTO__________________________________________________6
DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS__________________________________8
CUESTIONARIO___________________________________________________10
CONCLUSIONES__________________________________________________13
BIBLIOGRAFIA____________________________________________________14
RESUMEN
En esta práctica se supo como calcular el coeficiente de fricción estática para
hacer esto se utilizo un plano inclinado así como también unas poleas y material
adecuado para la práctica, primero se coloco el trozo de madera sobre un plano
no inclinado y se le ato el cordel a uno de sus extremos este cordel paso por una
polea y en el otro extremo (del cordel) se le coloco el porta pesas con unos pesos
asignados después se hizo el cálculo matemático para calcular el coeficiente,
seguidamente se hizo el mismo proceso solo que esta vez se le dio vuelta al taco
de madera para que este quedara con el lado de goma sobre la superficie del
plano.
También se cálculo el coeficiente de fricción en un plano inclinado para esto se
uso el plano inclinado proporcionado por el laboratorio y se le coloco el taco de
madera al plano luego a este (el taco) se le asignaron pesos y el plano se inclino a
modo de que el taco empezara a deslizarse cuando este se deslizaba se midió el
ángulo y se calculo el coeficiente de fricción a través de cálculos matemáticos.
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INTRODUCCIÓN TEORICA
Coeficiente de fricción estática es decir todo cuerpo que esta en constante
movimiento pero que a su vez esta opuesto a una serie de fuerza que se opone a
la trayectoria tomando en cuenta la superficie dependiendo del peso que se esté
ejerciendo como un término dependiente.
Como se pudimos observar en la práctica con el uso de dos cuerpos que se
deslizaban sobre una rampla la cual podíamos darle cierto Angulo de inclinación
para ver que cual de las dos tenía un coeficiente de fricción mayor
Donde se pudo observar que el trozo de madera que no tenia hule abajo era el
que tenia un coeeficiente friccion mayor ya que este necesitava poco angulo de
inclinacion pera que se moviese y asi poder generar una friccion…
Seguimandte se uso el otro trozo de madera el cual poseia una sierta cantidad de
hule en la parte inferior lo que le permitia que este tubiese que ser mayor el
angulo de incclinacion para que se diera un movimiento lo cual permitiria que
existiera friccion..
Tomando en cuenta que el peso que se ejerce sobre el cuerpo es el que permite
asu ves que se de este tipo de frincion.
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Fuerza de fricción estática
La fuerza de fricción entre dos cuerpos aparece aún sin que exista movimiento
relativo entre ellos. Cuando así sucede actúa la fuerza de fricción estática, que
usualmente se denota como y su magnitud puede tomar valores entre cero y un
máximo, el cual está dado por
sf Nfssμ=max(1)
Dondesμ es el coeficiente de fricción estático y es la fuerza normal.N
En el caso particular, de un objeto en reposo sobre un plano inclinado, como se
ilustra en la figura 1. De acuerdo al diagrama de fuerzas, sobre este cuerpo actúan
tres fuerzas: La normal, el peso Wy la fuerza de fricción estática .Ns f
Dado que el objeto está en reposo, a partir del diagrama de fuerzas se encuentran
las ecuaciones:
0=−=ΣsxfmgsenFθ (2)
Σ=−=0cosθmgNFy (3)
Si se aumenta el ángulo de inclinación gradualmente, hasta que el valor cθ ángulo
al cual el objeto está a punto de iniciar su movimiento, la fuerza de fricción estática
alcanza su valor máximo dado por la ecuación (1). Despejando la fricción y la
normal, se tiene:
Csmgsenfθ=max
CmgNθcos=
y sustituyendo en la ecuación (1) se obtiene:
Csθμtan= (4)
Esta ecuación, permite determinar el coeficiente de fricción estática entre dos
Materiales en contacto.
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Fuerza de fricción Cinética
Fricción cinética es proporcional a la fuerza normal N, siendo k la constante de
Proporcionalidad, esto es, f = N.
Para ilustrar las fuerzas de fricción, suponga que intenta mover un pesado
mueble sobre el piso. Ud. empuja cada vez con más fuerza hasta que el mueble
parece "liberarse" para en seguida moverse con relativa facilidad.
Llamemos f a la fuerza de fricción, F a la fuerza que se aplica al mueble, mg a su
peso y N a la fuerza normal (que el piso ejerce sobre el mueble).
Coeficiente de fricción
El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción expresa la oposición al
movimiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto. Es un
coeficiente a dimensional. Usualmente se representa con la letra griegaμ (mu).
La mayoría de las superficies, aún las que se consideran pulidas son
extremadamente rugosas a escala microscópica. Cuando dos superficies son
puestas en contacto, el movimiento de una respecto a la otra genera fuerzas
Tangenciales llamadas fuerzas de fricción, las cuales tienen sentido contrario a la
fuerza aplicada. La naturaleza de este tipo de fuerza está ligada a las
interacciones
de las partículas microscópicas de las dos superficies implicadas.
El valor del coeficiente de rozamiento es característico de cada par de materiales
en
contacto; no es una propiedad intrínseca de un material. Depende además de
muchos factores como la temperatura, el acabado de las superficies, la velocidad
relativa entre las superficies, etc.
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MATERIAL Y EQUIPO UTLIZADO
1 Plano Inclinado 1 Taco de Madera
1 Polea de Prensa Porta pesas
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Pesas de Ranura 1m de Cordel
PROCEDIMIENTO
Parte 1: Determinación del coeficiente de rozamiento estático en un plano
horizontal.
1. Ate un extremo del cordel al taco de madera y páselo por la polea como se
muestra en la figura 3 colocando el taco de rozamiento con la parte de superficie
de madera sobre la mesa.
2. Coloque en el otro extremo del cordel una porta pesas de 10 g y suéltelo.
3. Si el taco no se mueve, colóquele peso al contrapeso hasta que el taco
permanezca en movimiento después de darle un pequeño golpe.
4. Pese en la balanza el peso que originó el movimiento del taco masa (m).
5. Coloque esos valores en la tabla I.
6. Repita los pasos 2-4 agregándole al taco sucesivamente pesos de 50 g hasta
llegar a colocarle 200 g. Complete la tabla I.
7. Calcule el valor del coeficiente dividiendo la fuerza de fricción (T) entre la fuerza
normal (W).
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Parte 2: Determinación del coeficiente de rozamiento estático en un plano
inclinado.
1. Arme el equipo como se muestra en la figura.
2. Coloque el taco al lado que tiene la base de madera, sobre la superficie
metálica y aumente el ángulo de inclinación progresivamente hasta que el taco
comience a moverse, mida y registre este ángulo en la tabla III.
3. Agregue sucesivamente pesas de 50 gramos y determine en cada caso el
ángulo de reposo. Anote los datos en la tabla III.
4. Repita los pasos 8 y 9 con el taco de rozamiento al lado de la goma,
empezando con el taco solo y luego agregando sucesivamente pesas de 10
gramos hasta un total de 40 gramos. Anote los resultados en la tabla IV.
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DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS
TABLA I: Taco de rozamiento madera/ madera
M1 (g) w.(N) M(g) W(N) T[N]
t=Wportapesas+W
W[N]=Wtaco+W1µs=
F1N 1
( TW )0 0 0.05 0.49 0.098 0.49 0.20
50 0.49 0.05 0.49 0.588 0.98 0.60
100 0.98 0.05 0.49 1.078 1.47 0.73
150 1.47 0.05 0.49 1.568 1.96 0.80
200 1.96 0.05 0.49 2.058 2.45 0.84
TABLA II: Taco de rozamiento goma/madera
M1 (g) w.(N) M(g) W(N) T[N]
t=Wporta pesas+W
W[N]=Wtaco+W1µs=
F1N 1
( TW )0 0 0.05 0.49 0.098 0.49 0.20
50 0.49 0.05 0.49 0.588 0.98 0.60
100 0.98 0.05 0.49 1.078 1.47 0.73
150 1.47 0.05 0.49 1.568 1.96 0.80
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200 1.96 0.05 0.49 2.058 2.45 0.84
TABLA III: Resultado de plano inclinado
Madera/acero
M1 (g) W1 (N) W(N)=Wtaco+W1 Θ(grados) Tan θ=µs
50 0.49 0.98 25° 0.46
100 0.98 1.47 23° 0.42
150 1.41 1.96 22° 0.40
200 1.96 2.45 20° 0.36
TABLA IV: Resultado de un plano inclinado
Goma/madera
M1 (g) W1 (N) W(N)=Wtaco+W1 Θ(grados) Tan θ=µs
10 0.098 0.588 40° 0.83
20 0.196 0.646 35° 0.70
30 0.294 0.744 33° 0.64
40 0.392 0.842 30° 0.57
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CUESTIONARIO
1. Investigue la relación que existe entre la fricción y el área de contacto entre las
superficies. Explique.
La relación existente es que la fricción es directamente proporcional a la
fuerza de una superficie contra otra.
2. Explique por qué la distancia de frenado de un camión es mucho más corta que
la de un tren que viaja a la misma velocidad.
Por la adherencia de las llantas del camión al pavimento esto hace que la
distancia de frenado sea corta en cambio en el tren el acero del riel tiene
menor adherencia; otro factor que se ve involucrado es la masa ya que el
camión pesa menos que la maquinaria de un tren.
3. Al intentar detener rápidamente un automóvil sobre pavimento seco, ¿cuál de
los métodos siguientes lo detendrá en el menor tiempo? Oprimir el freno tan fuerte
como sea posible ó trabando las llantas y patinar hasta que se detenga el
automóvil.
Trabar las llantas ya que las llantas son de goma y la fuerza de fricción
actuara para detener el carro
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4. Si fuera posible reducir la fuerza normal a cero, ¿cuánto valdría la fuerza de
rozamiento? Explique.
La fuerza de rozamiento depende del valor de la normal. Se evalúa:
Fr=μ.N
Si N vale cero Fr vale cero.
Este planteamiento seria equivalente a decir que el cuerpo no llega a tocar
la superficie, está flotando. Así pues no roza con nada y no hay ninguna
fuerza de rozamiento.
5. Investigue y ejemplifique en qué situaciones la fricción es útil (3 ejemplos) y en
qué situaciones la fricción no es deseable (3 ejemplos).
ES UTIL:
Los frenos (tanto de bicis, automóviles, trenes, etc.).
los escaladores con las zapatos especiales (es tanta la fricción entre el
calzado y la roca que no resbalan o cuesta más que resbalen).
Cuando se enciende un fosforo.
ES NO DESEABLE:
Es indeseable en mecanica ya que al rozar 2 superficies genera calor y
el calor es perdida termica por lo tanto se pierde rendimiento.
la fricción de las ruedas con el piso ayudan a frenar el automóvil, sin
embargo la resistencia del aire, y las mismas llantas, producen una
desaceleración en el automóvil, por lo cual se necesita pisar más el
acelerador para avanzar más rápido. Si se pisa más el pedal, el
consumo en la gasolina es mayor.
Produce desgaste en la suela de los
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6. En un mundo sin fricción, cuál de las siguientes actividades podría usted hacer
(O no hacer) Explique su razonamiento. a) manejar por una autopista sin peralte;
b) saltar en el aire; c) empezar a caminar en una acera horizontal; d) subir por una
escalera vertical; e) cambiar de carril en una carretera.
No podríamos realizar ninguna de estas actividades, ya que al no existir una
fricción los automóviles patinarían, los seres humanos no podríamos
caminar si no que nos deslizaríamos y con un empujón no pararíamos de
deslizarnos.
7. ¿Por qué es más difícil deslizar un objeto pesado desde una posición de
equilibrio sobre el piso, que mantenerla en movimiento una vez iniciado el
movimiento? Explique.
Debido a la fuerza de fricción ya que esta fuerza es la que se opone al
movimiento siempre y cuando el objeto que se quiera mover este en el piso y
empezar a moverlo así es más difícil en cambio cuando el movimiento ya ha
iniciado el objeto lleva la fuerza con la que la fricción no lo supera
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CONCLUSIONES
La conclusión es que he conseguido medir con bastante exactitud el
coeficiente de fricción entre la pieza metálica y el plano.
Se ha calculado el coeficiente de rozamiento mediante el procesos
explicado en la práctica y se ha comprobado que la fuerza de rozamiento es
menor cuando la superficie de los cuerpos resbalan mejor, en este caso la
superficie de metal resbala mejor que la de madera y por lo tanto el
coeficiente de rozamiento es menor.
Los resultados nos indican que la resistencia que ofrece un cuerpo a iniciar
el movimiento es mayor que la ofrecida a mantenerlo con movimiento
rectilíneo y uniforme.
Se ha comprobado también que el coeficiente de fricción estática es mayor
al de ficción dinámica.
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BIBLIOGRAFIA
McGraw-Hill Interamericana, Física: conceptos y aplicaciones; séptima
edición, Paul E. Tippens
www.wikipedia.org
Young, Hugh D. y Roger A. Freedman, Física universitaria volumen 1,
decimosegunda edición; Pearson educación, México, 2009
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