COEFICIENTE DE FRICCINCECILIA QUINTERO 1133792, SALOME MURCIA 0937285, MELKIN NIETO MENDOZA 1210097.17 de septiembre de 2012.

Facultad de ingeniera. Escuela de los recursos naturales y del medio ambiente (EIDENAR).

RESUMEN

En esta prctica se pretende hallar el coeficiente de friccin esttico y dinmico de un cuerpo. Para este experimento se utilizaron un plano inclinado, un transportador, un cuerpo de madera con masa M1 y una serie de pesos adicionales M2, en la primera parte se ubico el cuerpo sobre el plano en un ngulo bajo para luego inclinarlo hasta conseguir el deslizamiento del cuerpo, posteriormente se adicionaron una serie de masas sobre el cuerpo para las que se realiz el mismo procedimiento y as calcular el coeficiente de friccin esttica el cual arroj un valor de 0,45 +/- 0.02 para un ngulo promedio de 24.2 grados.Para el calculo del coeficiente de friccin dinmico el madero se uni a una polea en la cual a su otro lado se le adicion el peso necesario para que el cuerpo sobre el plano se deslizara hacia arriba, arroj un valor de 0.11 en el primer montaje experimental; se procedi a aumentar el peso en la masa colgante para deslizar el taco de madera hacia abajo, el cual arroj un valor de coeficiente de friccin dinmico de 0.42.

1. INTRODUCCIN

Dentro de los cuerpos existen una serie de fuerzas que actan sobre l, la fsica se ha encargado del estudio de las mismas y como consecuencia de ello, existi un cientfico de nombre Isaac Newton quien postul las tres que nos permiten estudiar el movimiento de los cuerpos a partir de las fuerzas que actan sobre ellos.

La mayora de cuerpos descansan o se deslizan sobre una superficie que ejerce fuerzas sobre l, las cuales se denominan fuerzas de contacto, el cual genera un movimiento de una respecto a la otra y entre ellas se forma una fuerza tangencial llamada fuerza de friccin que se define como una fuerza resistente que acta sobre un cuerpo, que impide o retarda el deslizamiento de este respecto a otro o en la superficie que est en contacto. Esta fuerza es siempre tangencial a la superficie en los puntos de contacto con el cuerpo, y tiene un sentido tal que se opone al movimiento posible.

La fuerza de friccin se presenta como fuerza de friccin esttica y dinmica y cada una se representa con un coeficiente de friccin esttico (e) y coeficiente de friccin dinmico (k), respectivamente adems el coeficiente dinmico es menor al esttico.

El valor del coeficiente de rozamiento es caracterstico de cada par de materiales, y no una propiedad intrnseca de un material. Depende adems de muchos factores como la temperatura, el acabado de las superficies en contacto, la velocidad relativa entre las superficies, entre otras.

2. MTODOS Y PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES.

Inicialmente se realiz el montaje del plano de inclinacin, asegurando que est nivelado con un nivel de agua, despus en una balanza se pesa el taco de madera y se limpian las superficies. Para determinar el coeficiente de friccin (fs) esttico se puso el taco de madera encima del plano y se empez a variar el ngulo, hasta que el taco empezara a ponerse en movimiento, en seguida se toma una medida de referencia en la base del plano y la altura que alcanz el plano de inclinacin, para posteriormente calcular el ngulo de inclinacin. Este procedimiento se repiti dos veces ms. Luego se realiz el mismo procedimiento anterior alterando el peso del cuerpo, colocando pesas encima del taco. Despus para hallar el coeficiente de friccin dinmico (fk) , se instal el plano de inclinacin a 45 con ayuda de un transportador, se ubic el taco en el plano inclinado y se conect con un peso (m2) mediante un cordn que pasa por una polea. Este peso se va aumentando y se proporcion un pequeo empujn, hasta que el taco se movi a una velocidad constante, este peso se anot. Finalmente se deja un peso mnimo en m2 y se va aumentando el peso al taco hasta que este se deslice con velocidad constante, se toman los pesos de los cuerpos.

3. MARCO TERICO.

Dinmica: (del griego dinamis, fuerza) la cual se ocupa de las causas que originan el movimiento, es decir de que lo ms tarde llamaremos las fuerzas de la naturaleza. [4]Esttica: (del griego, statos, inmvil) es la que se ocupa de estudiar el estado de equilibrio o reposo de los cuerpos. [4] Segunda ley de newton "la aceleracin de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza exterior resultante que acta sobre el cuerpo, y tiene la misma direccin y sentido que dicha fuerza." [4]El peso: es la fuerza de atraccin gravitatoria que ejerce la Tierra sobre los cuerpos que hay sobre ella. En la mayora de los casos se puede suponer que tiene un valor constante e igual al producto de la masa, m, del cuerpo por la aceleracin de la gravedad, g, cuyo valor es 9.8 m/s2 y est dirigida siempre hacia el suelo. [4]

Figura No.1. Fuerza normal [1].FUERZA DE FRICCIN O ROZAMIENTOLa friccin o rozamiento es una fuerza que se presenta cuando dos cuerpos se mueven uno respecto a otro. Es una fuerza que siempre se opone al movimiento.

Figura No.2. Fuerza friccin [1].Esta fuerza es la causante, por ejemplo, de que podamos andar (cuesta mucho ms andar sobre una superficie con poco rozamiento, hielo, por ejemplo, que por una superficie con rozamiento como, por ejemplo, un suelo rugoso). [3]La experiencia nos muestra que: La fuerza de rozamiento entre dos cuerpos no depende del tamao de la superficie de contacto entre los dos cuerpos, pero s depende de cual sea la naturaleza de esa superficie de contacto, es decir, de que materiales la formen y si es ms o menos rugosa.

La magnitud de la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos en contacto es proporcional a la normal entre los dos cuerpos, es decir:Fr = m NDonde m es lo que conocemos como coeficiente de rozamiento. [3]Fuerza de rozamiento esttica. Por ejemplo, si queremos empujar un armario muy grande y hacemos una fuerza pequea, el armario no se mover. Esto es debido a la fuerza de rozamiento esttica que se opone al movimiento. Si aumentamos la fuerza con la que empujamos, llegar un momento en que superemos est fuerza de rozamiento y ser entonces cuando el armario se pueda mover. [2] Una vez que el cuerpo empieza a moverse, hablamos de fuerza de rozamiento dinmica. Esta fuerza de rozamiento dinmica es menor que la fuerza de rozamiento esttica., podemos as establecer que hay dos coeficientes de rozamiento: el esttico, me, y el cintico, mc, siendo el primero mayor que el segundo: e > cFuerza de friccin esttica.Es aquella que impide objeto inicie un movimiento y es igual a la fuerza neta aplicada sobre el cuerpo, solo que con sentido opuesto ya que impide el movimiento. [2]

Figura No.3. Fuerza de friccin esttica [1].

Fuerza de friccin cinticaCuando un bloque de masa m que se desliza por una superficie horizontal con velocidad constante hay Fuerza de friccin cintica. Sobre el bloque actun tres fuerzas: el peso mg , la fuerza normal N, y la fuerza de friccin Fk entre el bloque y la superficie. Si el bloque se desliza con velocidad constante, la fuerza aplicada F ser igual a la fuerza de friccin Fk. [3]

Figura No.4. Fuerza de friccin dinmico [1].

Figura No.5. Fuerzas que ejercen sobre un cuerpo en un plano inclinado [1].

Fuerza peso, dirigida hacia el suelo, tal como se muestra en la figura. La fuerza peso siempre est dirigida hacia el suelo. Fuerza Normal, en direccin perpendicular al plano inclinado, que es la superficie de apoyo del cuerpo, tal como se puede ver en el dibujo. Fuerza de rozamiento, paralela al plano inclinado (la superficie de contacto) y dirigida hacia arriba del plano ya que estamos suponiendo que el cuerpo se mueve hacia abajo.

4. CLCULOS Y RESULTADOS.

COEFICIENTE DE FRICCIN ESTTICO.

Tabla No.1. Datos experimentales 1.Masa (g)416

nALTURA h (cm)DISTANCIA d (cm)Tan()

120.7450.46

220.7450.46

320.7450.46

417.1450.38

523.3450.52

PROMEDIO Tan()0.46

24.7

Varianza0.00241

Desv Estandar0.049

CV10.78

Incertidumbre0.07

Tabla No.1. Datos experimentales 2.Masa (g)516

nALTURA h (cm)DISTANCIA d (cm)Tan()

121.5450.48

219.8450.44

318.3450.41

421.9450.49

521.5450.48

PROMEDIO Tan()0.46

24.7

Varianza0.00114

Desv Estandar0.034

CV7.38

Incertidumbre0.01

Tabla No.1. Datos experimentales 3.Masa (g)616

nALTURA h (cm)DISTANCIA d (cm)Tan()

120.9450.46

219.4450.43

319.8450.44

421450.47

519.1450.42

PROMEDIO Tan()0.45

24.2

Varianza0.00037

Desv Estandar0.019

CV4.33

Incertidumbre0.04

Tabla No.4. Relacin ngulo coeficiente esttico.Masa (g)12345Promedio e

41624.724.724.720.827.4724.50.45

51625.6423.7422.2926.125.6424.70.46

61624.723.2623.7425.1722.7823.90.44

Promedio e0.45

24.2

Varianza0.00007

Desv Estandar0.01

CV1.81

Inertidumbre e0.02

Tabla No.5. Relaciona la masa y el promedio de los ngulos 3.Masa (g)Promedio

41624.474

51624.682

61623.93

Grfico No.1.Relaciona Masa Vs ngulos.

COEFICIENTE DE FRICCIN DINMICO.

Tabla No.6. Relacin Masa coeficiente dinmico.

masa (g)d

M14160.11

M2335

Figura No.6. Montaje experimental 1 [1].Tabla No.7. Relacin Masa coeficiente dinmico.masa (g)d

M28160.42

M2'335

Figura No.7. Montaje experimental 2 [1].

5. ANLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIN.

El coeficiente de friccin esttico no permanece igual en las diferentes mediciones ya que no siempre el ngulo de inclinacin es el mismo, debido a un error del experimentador, adems el plano inclinado es levantado a diferentes velocidades, provocando el deslizamiento del cuerpo.

El rea de la superficie y el peso del cuerpo no tienen influencia alguna en el coeficiente de friccin esttico, aunque estos dos son directamente proporcionales a la fuerza de friccin.

En la grafica ngulo vs masa se puede apreciar que el ngulo de inclinacin poco vara, ya que entre estos ngulos se encuentra el ngulo crtico donde el cuerpo siempre se va a deslizar sin importar la masa.

Segn la tabla No. 4, el coeficiente de friccin esttico medio para el mnimo valor de error presenta un promedio de 0.45 +/- 0.02 para un ngulo promedio de 24.2 grados, a su vez estos datos varan con respecto a la media en 0.01.Observando la varianza, desviacin y coeficiente de variacin, se puede concluir que los datos de coeficiente de friccin esttico presentan poca variabilidad.

La polea en el coeficiente de friccin dinmico, es fundamental pues tambin tiene fuerza de rozamiento, la cual se desconoce llegando a despreciarla cambiando los resultados finales.

Con respecto al coeficiente de friccin dinmico nos dice que una superficie se mueve con respecto a la otra y que la fuerza de friccin dinmica es directamente proporcional a la fuerza normal; cabe aclarar que nuestros datos fueron tomad a un solo procedimiento, puesto que no se repiti la totalidad de veces que sugiere la gua; por lo cual no fue posible el clculos de dispersin. El resultado obtenido para el coeficiente de friccin dinmico fue 0.11 segn la tabla No 6 para el primer montaje experimental; y para el segundo montaje experimental arrojo un valor de coeficiente de friccin dinmico de 0.42 segn la tabla No.7.

6. CONCLUSIONES.

El movimiento de un cuerpo en un plano inclinado depende del coeficiente de friccin ya que est determinado por el material de las superficies y el ngulo de inclinacin.

La friccin se considera como una fuerza que acta sobre un cuerpo de manera resistente, es decir, impide retarda el desplazamiento del cuerpo con respecto a otro cuando sus superficies estn en contacto.

El bloque no se mueve debido a que no ha llegado a la condicin de movimiento inminente, que es cuando la friccin esttica deja de serlo para llegar a la friccin mxima que es en la cual se inicia el movimiento, luego de esto se reduce y se observa la friccin dinmica que se da durante el desplazamiento del bloque.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.

[1] https://www.google.com.co/search?q=fuerza+de+friccion&hl=es&prmd=imvnsb&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=O0RXUIy3NM_lqAHXyYBY&v0CDEQsAQ&ed=biw=1366&biw=1366&bih=667&sei=hURXUP--Ferx0gHXqoHwCA

[2] Jerry D. Wilson,Anthony J Buffa . Fsica, Person Educacin, Mxico -2003 Quinta edicin, pgina 125.

[3] Glancol, C. Douglas. Fsica principios de aplicacin, Person Educacin, Mxico -2006 Quinta edicin, pgina 89 95.

[4] Zemanky, M. Sears, F. Fsica I. Aplicacin de las Leyes de Newton. Decimo primera edicin, Person Educacin de Mxico, S.A de C.V, 2004. Pagina 791.