Práctica 3: Coeficiente de Fricción Cinética

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1 1. Objetivos 1 % Universidad acional Autónoma de Honduras Facultad de Ciencias Escuela de Física Práctica 3: Coeficiente de Fricción Cinética Deben escribir dos objetivos, el que he colocado yo y otro elaborado por ustedes. 1. Determinar el coeficiente de fricción cinética entre dos superficies... Problema % Deben colocar una pregunta al final del problema que yo planteo, la pregunta orientada a cuál es el fin de esta práctica de laboratorio? Un bloque de masa M descansa sobre la superficie de una mesa y está atado a un cuerpo m mediante una cuerda de masa despreciable e inextensible que pasa por una polea, como en la figura. El bloque es halado hacia el otro extremo de la mesa mientras la esfera sube hasta una altura h. Al liberar el bloque éste se mueve en línea recta sobre la superficie del mueble y se detiene después de recorrer una distancia S.? Figura 1: Sistema M, m del problema. 3. Revisión del Marco Teórico % Contesten las siguientes preguntas, en base a la teoría vista en el laboratorio. Qué expresa el enunciado de la ley generalizada de la conservación de la energía? Qué expresa el teorema del trabajo y la variación de la energía mecánica? Conviene diferenciar partes del recorrido del bloque una vez que ha sido liberado? Explique. Cuál es la expresión matemática para calcular la energía mecánica E 1 del sitema cuando el bloque aun no ha sido liberado?

2 Figura : Trabajo realizado por la fricción en los momentos 1 y. Si v es la rapidez de m cuando choca con el protector sobre el piso Cómo está formulada la energía mecánica E del sistema en ese preciso instante? Cómo queda expresado el trabajo W h realizado por la fricción sobre el bloque cuando éste recorre la distancia h en términos de h, µ k, y M? Si aplica el teorema del trabajo y la variación de la energía mecánica a esta parte del proceso qué expresión matemática obtiene en términos de h, m, M, v y µ k? Considerando solamente el movimiento del bloque en el último tramo de su recorrido (d = s-h) y aplicando el teorema del trabajo y la variación de la energía mecánica a esta parte del proceso qué expresión matemática obtiene en términos de S, h, M, µ k y v? Figura 3: Trabajo realizado por la fricción en los momentos 3 y 4. Tomando en cuenta las expresiones para las dos preguntas anteriores, cómo queda expresado el coeficiente de fricción cinética µ k en términos de M, m, h y S? 4. Procedimiento Experimental 3 % En esta parte deben mencionar como se tomaron las mediciones, tomando en cuenta lo siguiente: 1. El proceso para realizar mediciones con la balanza, las consideraciones y cuidados que se deben tener (ejemplo: como calibrarla, etc). Como se midieron las masas y cuántas veces.. Como se midió la distancia h, que debe tomarse en cuenta para hacerlo, como colocar el cero de las mediciones. 3. Como se midió la distancia S, para la primera tabla, que recomendaciones se hacen para hacer el lanzamiento, somo se sabe si una medición es buena. 4. Para la segunda tabla, explicar como se marcan las distintas h y como se miden las S. En caso de que sus datos sean menos de 10, explicar por qué.

3 Al final deben colocar la Tabla de Datos tal como la entregaron. 5. Tratamiento de los Datos Experimentales % Para la Tabla 1: Determinar el µ k1, con las distintas mediciones para S. 1. Para las Mediciones Directas: a) Calculo del Valor Central para cada cantidad: Si S = = S 1 + S + S S (1) b) Determinar el Error Absoluto para las mediciones: Errores Sistemáticos: δ m = 0.1g δ l = Este es elegido por ustedes. Error Estadístico: σ S = (Si S) ( 1) = (S 1 S) + (S S) + (S 3 S) + + (S 10 S) 10(10 1) S = δ l + σ S () c) Expresarlo de la forma:. Para las Mediciones Indirectas: Para el Valor Central: Para el Error Absoluto: µ k1 = S = ( S ± S) m mh S(M + m) mh µ k1 = µ k1 ( S S ) (3) (4) µ k1 = µ k1 ± µ k1 Para la Tabla : Determinar µ k, al variar h, utilizando el método de Regresión Lineal. Para esto debe obtener una mh expresion S=S(h). El despeje se hace a partir de: µ k = S(M + m) mh. 1. Construcción de la Regresión Lineal: La regresión lineal se hace en Papel Milimetrado. Debe tener un título. Deben colocar una escala para el eje x, y el eje y. Los ejes deben tener nombre y unidades. Se grafican las parejas de puntos obtenidos en la tabla, como un punto (h,s). ótese que: h corresponde al eje de las x, y S al eje de las y. Se encuentra la ecuacion y = ax + b, recordando quienes son las x y quienes son las y.

4 Para encontrar a y b, se llena la siguiente tabla y se aplican las siguiente formulas: = h y = S y y ax i + b ax i + b y i (ax i + b y i ) Total ##### ##### Tabla 1: Tabla para Regresión Lineal. Para encontrar a y b: Para encontrar a y b: a = y y ( ) (5) y y b = ( ) (6) (axi + b y i ) S y = a = S y ( ) (8) b = S y ( ) (9) a = ā ± a b = b ± b Una vez encontrada la ecuación, se grafica en el mismo lugar que los puntos antes ubicados. o necesariamente todos los puntos coincidirán.. Determinar µ k a partir de a: Para el Valor Central: m µ k = (M + m)ā m Para el Error Absoluto: ( ) a µ k = µ k ā 6. Conclusiones 0 % µ k = µ k ± µ k Para las conclusiones, deben elaborar tres conclusiones propias basadas en lo siguiente: Dos de ellas son respuesta a los objetivos planteados. La tercera es basada en el problema. (7)

5 7. Anexos 1. S = S(h):. Encontrar a, a partir de S = S(h): 3. Ejemplo de Regresión Lineal: S = m(1 + µ k) (M + m)µ k h a = m(1 + µ k) (M + m)µ k Se construye la siguiente tabla: = h y = S y y ax i + b ax i + b y i (ax i + b y i ) Total Tabla : Tabla ejemplo para Regresión Lineal. Se obtienen los siguientes resultados: a =.5 ± 0.3 b = 0.07 ± 0.09 La ecuación a graficar es: y =.5x 0.07 La gráfica final es: Figura 4: Ejemplo de Regresión Lineal.