PRÁCTICA 5 ROZAMIENTO. SERGIO ARAGÓN SANTOS Código CONSUELO GÓMEZ ORTIZ Código LICENCIADA SANDRA LILIANA RAMOS DURÁN

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1 PRÁCTICA 5 ROZAMIENTO SERGIO ARAGÓN SANTOS Código CONSUELO GÓMEZ ORTIZ Código LICENCIADA SANDRA LILIANA RAMOS DURÁN UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS FACULTAD DE CIENCIAS HUMANAS Y DE LA EDUCACIÓN LICENCIATURA EN MATEMÁTICAS Y FÍSICA MECÁNICA I VILLAVICENCIO 2012

2 FRICCIÓN La fricción es la oposición que presentan las dos zonas de los materiales en contacto, durante el inicio, desarrollo y final del movimiento relativo entre ellas, conlleva a consumo de energía, generación de calor, desgaste y en algunos casos a fallas catastróficas. Los cuerpos que se mueven pueden ser sólidos, líquidos ó gaseosos, ó una combinación de dos ó más de ellos. 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 (estáticovs.cinético). El rozamiento puede variar en una medida mucho menor debido a otros factores: 1. El coeficiente de rozamiento es prácticamente independiente del área de las superficies de contacto. 2. El coeficiente de rozamiento cinético es prácticamente independiente de la velocidad relativa entre los móviles. 3. 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=µN

3 Tipos de fuerzas de fricción. - 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 microsoldaduras 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. OBJETIVO - Medir el coeficiente de rozamiento entre dos superficies. MATERIALES - Bloque de caras rectangulares con diferentes materiales (madera, lija.) - Dinamómetro - Juego de masas - Escuadra - Modelo plano inclinado removible PROCEDIMIENTO 1. Para la realización de la práctica de laboratorio, lo primero que se hicimos es determinar el peso por medio del dinamómetro.

4 2. Luego lo ubicamos en la mesa (enganchamos el dinamómetro), comenzamos a halar hasta que el bloque se mueva (el procedimiento se realiza con ambos lados del bloque rectangular, la superficie de lija y de madera). Se realiza este mismo procedimiento pero con distintas masas, para medir la fuerza de rozamiento. Calculamos el valor de la fuerza de rozamiento mediante la siguiente expresión: FUERZA DE ROZAMIENTO=LECTURA DEL DINAMOMETRO (para ambos lados de la superficie) Tabla 1. Datos superficie madera-madera Peso del cuerpo Fuerza del bloque que se desliza Fuerza de rozamiento (W) = 100g 2.1 N 1.3 N (W) + 100g 3.1 N 2.0 N (W) + 200g 4.1 N 2.8 N (W) + 300g 5.1 N 3.4 N Tabla 2. Datos superficie lija-madera Peso del cuerpo Fuerza del bloque que se desliza Fuerza de rozamiento (W) = 100g 2.1 N 1.2 N (W) + 100g 3.1 N 1.6 N (W) + 200g 4.1 N 2.2 N (W) + 300g 5.1 N 3.0 N Gráfica 1. Fuerza del bloque en función de la fuerza de rozamiento madera-madera Gráfica 2. Fuerza del bloque en función de la fuerza de rozamiento lija-madera Colocamos el bloque de madera sobre el plano, y aumentamos lentamente el ángulo de inclinación hasta el instante justo en el que el bloque empiece a deslizarse. A partir de ello, medimos el ángulo mínimo para que el bloque se deslice.

5 4. Elaboramos un diagrama de cuerpo libre y a partir de allí deducimos por medio de las ecuaciones (1) y (2) el coeficiente de rozamiento para cada superficie, para luego compararlo con la primera parte. Diagrama 1. Cuerpo libre Superficie (Madera) (1) FX = mgsenθ - Fr = ma (2) Fy = N mgcosθ = 0 (1) mgsenθ - μn = 0 μ = (mgsen42 /1.497N) μ = 0.94 (2) N = mgcosθ N = mgcos42 N = 1,497N Superficie (Lija) (1) FX = mgsenθ Fr = ma (2) Fy = N mgcosθ = 0 (1) mgsenθ - μn = 0 μ = (mgsen39 /1.566N) μ = 0.84 (2) N = mgcosθ N = mgcos39 N = 1,566N ANÁLISIS 1. Que representa la pendiente de la recta obtenida en la grafica? La pendiente de la recta representa el coeficiente de fricción que existe entre las fuerzas de contacto. 2. Cuando es máximo el valor de la fuerza de rozamiento? Hasta que no empiece el movimiento de un cuerpo sobre otro el valor de la fuerza de rozamiento viene determinado por la segunda ley de Newton, es decir, no tiene un valor fijo, pero siempre será menor que μsn. En el instante en el que se vence esa resistencia al movimiento, la fuerza de rozamiento toma su valor máximo (μsn) y cuando ya están en movimiento la fuerza de rozamiento vale μcn.

6 3. Variarían los resultados si sustituyera el plano horizontal por un plano inclinado? Si, ya que cambiarían las fuerzas que entrarían a estar tanto en el plano inclinado como el horizontal. Tabla 3. Datos porcentajes de error superficie madera-madera Masa (g) Error Relativo Error absoluto (%) Tabla 4. Datos porcentajes de error superficie madera-madera Masa (g) Error relativo Error absoluto (%) CONCLUSIONES Según los resultados obtenidos podemos comprobar que la fuerza de rozamiento depende del peso, es decir, de la masa del cuerpo, y no del área que está en contacto con la superficie ni de la velocidad que alcanza el cuerpo. Pudimos además comprobar que el coeficiente de rozamiento estático es más alto que el coeficiente de rozamiento dinámico lo que trae apareada la gran diferencia entre las fuerzas de rozamiento que se ejercen mientras el cuerpo está quieto y una vez que se ha iniciado el movimiento. La fuerza de rozamiento se opone al movimiento del bloque que desliza sobre un plano. La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el bloque. BIBLIOGRAFÍA Resnick Halliday Física para Estudiantes de Ciencias e Ingeniería. Tomo I. Edición