Programa de licenciatura en matematicas y fisica






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títuloPrograma de licenciatura en matematicas y fisica
fecha de publicación11.07.2015
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LABORATORIO N° 5

COEFICIENTE DE FRICCION

PRESENTADO POR:

ALEJANDRA MENDEZ AGUILERA

SEBASTIAN CANO TACHA

PRESENTADO A:

LIC. SANDRA LILIANA RAMOS DURAN

UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS ORIENTALES

FACULTAD DE CIENCIAS HUMANAS Y LA EDUCACIÓN

PROGRAMA DE LICENCIATURA EN MATEMATICAS Y FISICA

VILLAVICENCIO-META




INTRODUCCIÓN:
Este laboratorio se realizo mediante diferentes procedimientos y observaciones utilizando diferentes instrumentos como el plano inclinado y un bloque, para llegar a la resolución de nuestro objetivo:


  • Medir el coeficiente de rozamiento entre dos superficies.


MARCO TEORICO:
En este laboratorio es imprescindible definir que es el coeficiente de fricción ya que es nuestro principal objetivo para el desarrollo de nuestro trabajo.
COEFICIENTE DE FRICCION:
El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción expresa la oposición al deslizamiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto. Es un coeficiente a dimensional. Usualmente se representa con la letra griega μ (mu).

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. La naturaleza de este tipo de fuerza está ligada a las interacciones de las partículas microscópicas de las dos superficies implicadas.

LEYES FUNDAMENTALES DE LA FRICCIÓN:


  • La fuerza de fricción es directamente proporcional al coeficiente de fricción y al peso del cuerpo en movimiento.

  • La fuerza de fricción depende del área (microscópica) real de contacto y no del área aparente del cuerpo deslizante.


ROZAMIENTO ENTRE SUPERFICIES DE DOS SÓLIDOS:
En el rozamiento entre cuerpos sólidos se ha observado que son válidos de forma aproximada los siguientes hechos empíricos: La fuerza de rozamiento tiene dirección paralela a la superficie de apoyo. El coeficiente de rozamiento depende exclusivamente de la naturaleza de los cuerpos en contacto, así como del estado en que se encuentren sus superficies. La fuerza máxima de rozamiento es directamente proporcional a la fuerza normal que actúa entre las superficies de contacto. Para un mismo par de cuerpos (superficies de contacto), el rozamiento es mayor un instante antes de que comience el movimiento que cuando ya ha comenzado (estático Vs. cinético). El rozamiento puede variar en una medida mucho menor debido a otros factores:


  • El coeficiente de rozamiento es prácticamente independiente del área de las superficies de contacto.

  • El coeficiente de rozamiento cinético es prácticamente independiente de la velocidad relativa entre los móviles.

  • La fuerza de rozamiento puede aumentar ligeramente si los cuerpos llevan mucho tiempo sin moverse uno respecto del otro ya que pueden sufrir atascamiento entre sí.


La fricción se define como fuerza de fricción (F), es negativa y se opone al movimiento traslacional y refleja qué tanta energía mecánica se pierde cuando dos cuerpos inician el movimiento ó se mueven entre sí y es paralela y opuesta al sentido del movimiento (consideraremos el deslizamiento no rodamiento de una superficie seca no lubricada sobre otra). Refleja que tan eficiente energéticamente es el mecanismo durante su funcionamiento. La fuerza de fricción se calcula de la siguiente ecuación:
F = μ N (1)

La fuerza de fricción, puede ser estática ó cinética:

- Fuerza de fricción estática (Fe ): La fuerza de fricción estática (F ) es una fuerza negativa mayor que la fuerza aplicada la cual no es suficiente para iniciar el movimiento de un cuerpo estacionario. Se genera debido a la rugosidad microscópica de las dos superficies, que interactúan y se entrelazan, y entre las cuales se generan enlaces iónicos y micro soldaduras formadas por la humedad y el oxigeno del aire.
- Fuerza de fricción cinética (Fc ): La fuerza de fricción cinética (F ) es una fuerza negativa que se presenta cuando un cuerpo se mueve con respecto a otro, se opone al movimiento y es de magnitud constante.
MATERIALES:

  • un bloque rectangular de masa (m0) con una de sus caras forrada en lija

http://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/bloque.png/345389420/71x54/bloque.png

  • dinamómetro http://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/dinamometro.png/345389554/74x65/dinamometro.png




  • juego de masashttp://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/juego%20de%20masas.png/345389918/92x57/juego%20de%20masas.png

  • plano inclinado http://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/plano%20inclinado.png/345390130/88x61/plano%20inclinado.png


DESARROLLO EXPERIMENTAL:

  • PRIMERA PARTE: para la primera parte de nuestro experimento realizamos el montaje de nuestro sistema de estudio, empezamos colgando del dinamómetro el bloque de forma vertical para así determinar con este instrumento el peso de dicho bloque. Después de esto ubicamos sobre la mesa el bloque de manera horizontal por el lado de su cara de madera y enganchándolo al dinamómetro empezamos a halar suavemente hasta que el bloque se mueva, el valor que nos muestra el dinamómetro justo antes de que el cuerpo empieza a moverse es la fuerza de rozamiento que se presenta entre el cuerpo y la superficie horizontal. a Continuación ponemos sobre el bloque un cuerpo de masa (m1) y repetimos el proceso que hicimos para saber el peso de ambos cuerpos, hacemos de nuevo todo el proceso con varios cuerpos de diferentes masas, y luego colocando el bloque por la cara forrada con lija.

http://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/montaje1.png/345390294/195x154/montaje1.png http://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/montaje2.png/345390396/204x157/montaje2.png

  • SEGUNDA PARTE: Para la segunda parte debemos utilizar el plano inclinado, colocando sobre el el bloque con su cara de madera, eh inclinando el plano hasta que este se deslice y así sabremos el ángulo mínimo para que el bloque se deslice para el contacto de superficies madera-madera. por otro lado volvemos hacer este mismo proceso, pero con la cara forrada de lija sobre el plano y así sabremos el ángulo para el contacto de superficies lija-madera.


http://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/montaje3.png/345390538/193x133/montaje3.png
RESULTADOS:

En las siguientes tablas y gráficos se muestran los resultados obtenidos en el proceso anterior:

Tabla (1)

Resultados de la primera parte, superficies en contacto: madera-madera

Masa cuerpo bloqué

Fuerza del bloque que se desliza(w)

Fuerza de rozamiento Fr

bloque original

2N

0,9N

0,20kg

2,2N

1,0N

0,40kg

2,4N

1,2N

0,60kg

2,6N

1,4N

0,80kg

2,8N

1,5N


Grafica (1) Grafica (2)
http://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/grafica2.png/345384756/347x212/grafica2.pnghttp://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/grafica%201.png/345233198/342x203/grafica%201.png

Tabla (2

Resultados obtenidos de la primera parte, superficies en contacto: lija-madera

masa cuerpo bloqué

fuerza del bloque que se desliza(w)

fuerza de rozamiento Fr

bloque original

2N

1N

0,20kg

2,2N

1,1N

0,40kg

2,4N

1,3N

0,60kg

2,6N

1,5N

0,80kg

2,8N

1,8N


http://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/grafica4.png/345385840/327x197/grafica4.pnghttp://g5mecanica12012.wikispaces.com/file/view/grafica3.png/345385724/340x205/grafica3.png


RESULTADOS DE LA SEGUNDA PARTE:
ANGULO MÍNIMO DE INCLINACIÓN: Para las superficies en contacto madera-madera en el plano inclinado  el ángulo mínimo para que el cuerpo empiece a deslizarse por el plano inclinado fue de 40° y para las superficies madera-lija es de 45°.

 

ANÁLISIS:

La pendiente obtenida en la gráfica N°2 y la gráfica N°4 podemos observar que son muy parecidos y tienden a 1, este a su vez representa el coeficiente de fricción en el contacto de las superficies evaluadas, también podemos observar que el valor máximo de la fuerza de rozamiento es de 1,5N para el primer caso madera-madera, 1,8N para el segundo caso madera-lija .Además de esto utilizando el diagrama de cuerpo libre obtenemos el mismo valor como se puede observar en los anexos3. En cuanto a la segunda parte del laboratorio donde se hizo uso del plano inclinado, podemos obtener el ángulo mínimo de inclinación que fue de 40° y a partir de un diagrama de cuerpo libre hallar el coeficiente de fricción que es de 0,83 para madera-madera y de 45° para las superficies madera-lija haciendo lo mismo que en el caso anterior obtenemos un coeficiente de fricción de 1.ver anexos 3
CONCLUSIONES:

Podemos observar que para todos los demás casos estamos demostrando que existe un coeficiente de fricción que es el que no permite que el bloque de masa (m) se mueva, convirtiéndose junto con la fuerza normal en una fuerza de fricción estático. Comparando los resultados de todos los casos observamos que todos los valores hallados para el coeficiente de fricción se acercan a 1.

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