Parte #1: Midiendo fuerzas de fricción






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títuloParte #1: Midiendo fuerzas de fricción
fecha de publicación13.07.2015
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INSTITUTO ORIENTE

QUINTO SEMESTRE DE BACHILLERATO
PRÁCTICA #7: Fuerza de fricción
Objetivo:

  • Calcular el coeficiente de fricción estática µs, de varios materiales, mediante el uso de un plano inclinado.

  • Calcular el coeficiente de fricción dinámico µk, de varios materiales.

  • Determinar los factores que pudieran afectar la fricción.


Materiales:

  • 5 bloques (cubos o prismas) de madera del mismo tamaño y peso (más o menos pesados ½ kg c/u) *

  • 1 hoja de lija fina (para madera) *

  • 1 hoja de lija gruesa (para madera) *

  • 1 pedazo de plástico grueso *

  • 1 pedazo de tela de algodón *

  • 1 pedazo de papel aluminio *

  • 1 placa de vidrio (que cubra una de las caras del bloque de madera) *

  • 1 tabla de madera de 1.5 m de largo de superficie suave, (plano inclinado)

  • Diurex o masking tape *

  • 3 dinamómetros

  • 2 transportadores *

  • 5 armellas pequeñas *

  • 1 balanza granataria

  • 1 diurex, masking tape, o similar.

  • Tijeras que corten bien diferentes materiales*

  • Calculadora científica





Procedimiento:

Parte #1: Midiendo fuerzas de fricción

  1. Coloca un bloque de madera sobre un plano inclinado, y comienza a levantar uno de los extremos de dicho plano inclinado.

  2. A medida que el plano se va levantando, el bloque de madera permanecerá en su lugar, hasta que el plano alcance un ángulo θ, con el cual comenzara a deslizar por el plano. ¿Cuál es dicho ángulo?

  3. Examina la superficie (textura) de los materiales que se encuentran en la tabla de abajo y predice el valor de su coeficiente de fricción. Un valor de 7, indicará que es el que tiene la fricción mas grande (el mayor µs), y un valor de 1, lo usaras para aquel material que consideres que tiene la fricción mas pequeña (el menor µs).

  4. Ahora confirma tus predicciones: Coloca el bloque sobre una superficie de madera suave, que usarás como plano inclinado. Lentamente alza el plano inclinado hasta que el bloque de madera comience a deslizarse. Este ángulo es conocido como el ángulo de deslizamiento o el ángulo de reposo. Usa el transportador para medir dicho ángulo.

  5. Nota: el ángulo de reposo es proporcional a la interacción friccional que existe entre ambas superficies y al coeficiente de fricción.

  6. Sujeta o pega, los otros materiales, en la cara inferior del bloque de madera y repite el procedimiento con cada una de ellas.

  7. Determina el orden de los coeficientes de fricción obtenidos con cada material. Usa el numero 7 para aquel material que mostró el coeficiente de fricción mas alto y un 1 para aquel material que uso el coeficiente de fricción mas bajo. ¿Qué tan acertadas fueron tus predicciones?




Material

Angulo de Deslizamiento (o)

Valores predichos

(1 a 7)

Coeficiente µs

s = Tan θ)

Valores encontrados

(1 a 7)

Madera sobre madera














Aluminio sobre madera














Plástico sobre madera














Algodón sobre madera














Vidrio sobre madera














Lija fina sobre madera














Lija gruesa sobre madera















Parte #2: Factores que afectan la fricción

  1. Sujeta un dinamómetro a un bloque de madera, mediante Diurex o con una armella.

  2. Jala el dinamómetro de forma horizontal y mide la magnitud de la fricción estática, como la fuerza requerida para hacer que el bloque comience a deslizarse.

  3. Después de que el bloque comenzó a deslizarse, registra el valor de la fuerza de fricción dinámica (en movimiento), como la fuerza requerida para mantener al bloque en movimiento a una velocidad constante.

  4. Repite el mismo procedimiento, pero ahora usando 2, 3 y 4 bloques apilados uno encima del otro.

  5. Grafica tus resultados, usa al peso como la variable independiente (eje x) y a la fuerza de fricción como la variable dependiente (eje y)

  6. ¿De acuerdo a tus resultados que puedes concluir acerca de la relación que existe entre el peso y la fricción que experimenta un objeto?

  7. Haz una grafica para cada uno de los materiales y registra el valor del coeficiente de fricción, que equivale a la pendiente de la recta obtenida en la grafica.

  8. ahora mide el coeficiente de fricción estático y dinámico del bloque de madera, cuando lo colocas sobre la superficie usando diferentes caras de contacto.

  9. Basándote en tus observaciones, ¿Afecta la superficie de contacto entre el bloque y la madera, el coeficiente de fricción que presentan?




Parte # 1

El peso afecta a la fricción?

Parte # 2

El área de contacto afecta a la fricción?

Numero de bloques

Peso

Fricción estática

Fricción dinámica

Superficie

Área de la cara (cm2)

Fricción estática

Fricción dinámica

1










Cara 1










2










Cara 2










3










Cara 3










4
























Cuestionario que se resuelve para entregar con el reporte definitivo:
Parte #1:

  1. ¿Qué material presentó el coeficiente de fricción más alto? ¿Y el más bajo?

  2. ¿Qué clase de aplicaciones necesitan materiales con altos coeficientes de fricción? ¿Qué actividades requieren de materiales con bajos coeficientes de fricción?

  3. Un paracaidista salta de un avión y cae en plomada en dirección a la tierra. Su velocidad durante la caída no se incrementa indefinidamente, sino que alcanza una velocidad terminal de 120 millas/hr (193 km/hr). Explica por qué ocurre esto.

  4. Es recomendable usar cuero en lugar de goma (plástico) en las suelas de los zapatos de los niños que apenas empiezan a caminar. ¿Por qué?

  5. Durante las tormentas de nieve y de hielo es recomendable esparcir un poco de arena sobre los caminos. ¿Por qué se hace?

  6. Si no existiera la fricción, ¿Seria posible hacer un nudo en una cuerda? ¿El nudo se mantendría y apretaría? Explica.

  7. Sabiendo que la fricción estática de una llanta de goma sobre un camino de concreto es de 1.0 y que la fricción dinámica es de solamente 0.7, explica por qué un conductor no debería pisar los frenos hasta el fondo y trabar las llantas mientras hace una parada de emergencia.



Parte #2:

  1. Inspecciona tus resultados en la tabla y describe la relación que existe entre el peso y la fricción estática, y entre el peso y la fricción dinámica.

  2. ¿Cómo se gastarían más rápido las suelas de tus zapatos: escalando o cargando una mochila en tu espalda? Explica.

  3. En base a tus resultados ¿Afecta la superficie de contacto, la fricción que experimenta un objeto? Explica.

  4. Si la fricción que existe entre la llanta de tu coche y el pavimento es la misma, sin importar si la llanta es ancha o angosta, ¿Cuál es la ventaja de tener llantas anchas en tu coche?

  5. Las bicicletas de montaña usan llantas anchas, mientras que las bicicletas de carrera usan llantas delgadas. Explica a que se debe esta diferencia.

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