SERVICIOS ACADEMICOS LABORATORIOS GUIA DE PRACTICA EN LABORATORIO PARA DINÁMICA (FUERZAS DE ROZAMIENTO)

Transcripción

1 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA 1. Autor Luis David Mendoza Osorio, Ingeniero Electrónico, Docente de dedicación del programa de control de calidad, Edilberto Villafañe Ávila, Docente de dedicación del programa de control de calidad, Luis Varela ontalvo, Docente de dedicación del programa de Seguridad e higiene ocupacional, lvarela@tecnocomfenalco.edu.co ristian ampo, Docente de dedicación del programa de control de calidad, ccampoa@tecnocomfenalco.edu.co Ildefonso Baldiris,, Docente de dedicación del programa de control de calidad, ibaldiris@tecnocomfenalco.edu.co 2. Generalidades Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. 3. Objetivo de la práctica alcular el coeficiente de rozamiento estático y cinético entre dos superficies

2 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA 4. Marco teórico La fuerza de rozamiento es una fuerza que se opone al deslizamiento de una superficie sobre otra, debido a las aspereza de las superficies a nivel microscópico. Estas fuerzas son causa del desgaste de llantas, motores, zapatos, ropa, etc. ero a vez es la que nos permite caminar, sentarnos, escribir, etc. Esta fuerza es directamente proporcional a la fuerza normal y es independiente al área de las superficies en contacto, esto es: s k s y N s N k si el cuerpo esta en reposo(fig.1) si el cuerpo esta en movimiento(fig.2) k son los coeficientes de rozamiento estático y cinético, los cuales son adimensionales ara el instante que el bloque inicie su movimiento se cumple: s = N` s ig. 1 c

3 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA N` k V 5. Metodología 5.1 Materiales, equipos y/ o reactivos: 1 Un plano inclinado de ángulo variable y polea fija 1. Un banco de madera con caras cubierto de lija tela y corcho 1. Una cuerda, vaso con arena o arroz 1. Balanza 1. un transportador 1. regla de 1m ig. 2 c 5.2 rocedimiento rimera forma a) Realiza el montaje como te indica la fig.3 colocando el banco con la cara con lija hacia abajo N` s Vaso arena con ig. 3

4 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA b) Vaciar el contenido del vaso lentamente hasta que el cuerpo rompo la inercia (fig.4) ara ese instante se cumple: s N Donde N or lo tanto S N s p y c se pesan en la balanza. y on esto se ha calculado el coeficiente de rozamiento estático entre la madera y lija N` s ig. 4 c orta pesos p

5 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA c) Repetir la experiencia colocando el banco de madera sobre las caras de madera, tela y corcho para calcular los coeficientes de rozamientos de madera con madera, madera con corcho y madera con tela ara calcular los coeficientes de rozamiento cinéticos se procede de la misma forma que calculamos los coeficientes de rozamiento estáticos pero en la medida que se vaciando la arena se va moviendo el bloque de madera hasta que su movimiento sea uniforme (aproximadamente) Bajo estas condiciones se cumple que: K N donde N or lo tanto K y K N p y c se pesan en la balanza Repetir la experiencia colocando el banco de madera sobre las caras de madera, tela y corcho para calcular los coeficientes de rozamientos cinéticos de madera con madera, madera con corcho y madera con tela Segunda forma a) Montaje según la figura 5, colocando el banco de madera con la cara recubierto de lija

6 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA N S c sen c h c cos b ig.5 b) Se va levantando el plano inclinado lentamente hasta que el bloque de madera rompa la inercia, en ese instante se cumple que: S sen N S (1) entonces sen N S N cos (3) (2) ombinando las ecuaciones 2 y 3 obtenemos S tan h b, donde h y b son la altura y la base del plano para el instante en el cual se rompe la inercia del bloque de madera y baja (acelerado)

7 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA c) Repetir la experiencia colocando el banco de madera sobre las caras de madera, tela y corcho para calcular los coeficientes de rozamientos estáticos, de madera con madera, madera con corcho y madera con tela respectivamente. d) ara calcular los coeficientes de rozamiento cinéticos se procede de la misma forma que calculamos los coeficientes de rozamiento estáticos pero en la medida que se levantando el plano inclinado se va moviendo el bloque de madera hasta que su movimiento de bajada sea uniforme (aproximadamente) ara ese instante se cumple que: K sen N K (4) entonces sen N K N cos (6) (5) ombinando las ecuaciones 5 y 6 obtenemos K tan h b, donde h y b son la altura y la base para el cual el cuerpo baja con movimiento uniforme (aproximadamente) e) Repetir la experiencia colocando el banco de madera sobre las caras de madera, tela y corcho para calcular los coeficientes de rozamientos cinéticos de madera con madera, madera con corcho y madera con tela respectivamente.

8 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA 5.3 recauciones o riesgos de la práctica Los materiales que se emplearan serán de bajo riesgo, lo cual no incluye la posibilidad de accidentes por lo que se recomienda tener en cuenta las reglas de seguridad mínimas establecidas por la universidad para el uso del laboratorio. ara iniciar el experimento usted debe: Leer en su totalidad la guía de la práctica. Verificar que cuenta con todos los materiales necesarios No se precipite al realizar el experimento, siga cuidadosamente cada paso, no omita ningún paso, ni te adelantes pasos Si los resultados no son los descritos en el experimento, vuelve a leer las instrucciones, inicia de nuevo en el primer paso. Sigue las instrucciones que te indica tu asesor. Utiliza tu bata blanca siempre en el laboratorio para proteger de daños a la piel o tus prendas de vestir. No consumas alimentos al momento de realizar el experimento Desarrolla tus experiencias con orden, limpieza y responsabilidad 6. ondiciones para la realización de la práctica Ventilación, Iluminación, emperatura, iempo Las condiciones para la realización de la práctica son mínimas, ya que no se requieren condiciones especiales para controlar los efectos de iluminación,

9 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA ventilación y temperatura, por lo cual simplemente se requiere de un espacio cómodo con espacios suficiente para formar grupos de trabajo no mayores de cinco. 7. Situaciones problémicas a) Al colocar el banco de madera sobre el plano inclinado, del lado de lija, y se va levantando el plano lentamente hasta romper la inercia, se inicia un movimiento. uánto tiempo tardaría el bloque de madera para llegar a la base del plano si la longitud de este fuera de 1km? R/ b) Al colocar el banco de madera sobre el plano inclinado, del lado de la tela, y se va levantando el plano lentamente hasta romper la inercia, se inicia un movimiento. Que fuerza es necesaria para que el bloque suba, en ese instante, con una aceleración de 2m/seg.2 R/ 8. Resultados y conclusiones de la práctica El estudiante debe presentar informe de laboratorio en el modelo sugerido. 9. Referencias bibliográficas

10 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA WILSON, Jerry D. BUA, Anthony. LOU, Bo. ísica, Editorial earson- rentice Hall, GIANOLI, Douglas. ísica para ciencias e ingeniería, volumen I. Editorial earson Educación, MORRE, homas A. ísica seis ideal fundamentales, tomo I y II. Editorial Mc Graw Hill, OHANIAN, Hans. MARKER, Jhon. ísica para ingeniería y ciencias, volumen I. Editorial Mc Graw Hill, SERWAY, Raymond A. JEWE, Jr. ísica para ciencias e ingeniería. Editorial homson, 2005.

11 GUIA DE RAIA EN LABORAORIO ARA DINÁMIA (UERZAS DE ROGRAMA 10. ONROL DE AMBIOS Versión documento anterior del echa Documento Anterior del Descripción del ambio