I.P.N. C.E.C. y T. LÁZARO CÁRDENAS LABORATORIO DE FÍSICA II PRÁCTICA No. 2 NOMBRE BOLETA GRUPO TURNO FECHA ****************************************************************************** I.- II.- III.- IV.- NOMBRE DE LA PRÁCTICA. ROZAMIENTO ( FRICCIÓN ) OBJETIVOS. 1) Representará el fenómeno físico mediante un dibujo del equipo de laboratorio. 2) A partir de los datos obtenidos en el Equipo de Laboratorio. a) Calculará el coeficiente estático de rozamiento entre dos superficies en contacto. b) Calculará el coeficiente de rozamiento cinético entre dos superficies en contacto que se mueven. c) Comprobará el coeficiente estático de rozamiento, madera contra madera con el cuadro de coeficientes. MATERIAL Y APARATOS EMPLEADOS. 1 Superficie horizontal de madera. 1 Superficie de cristal. 1 Superficie de papel (hoja de papel). 1 Bloque de madera. 1 Dinamómetro. 1 Pesa de 50 gr. CONSIDERACIONES TEÓRICAS. Rozamiento.- Definiciones. La fuerza resistiva que se opone al resbalamiento, a su tendencia a resbalar, de un cuerpo sobre otro es una fuerza tangencial a la superficie de contacto, que recibe el nombre de rozamiento. El rozamiento es de gran importancia a todos los procesos de la mecánica industrial. Puesto que siempre se opone al movimiento, es un factor nocivo y costoso en el funcionamiento de muchas máquinas y en esos casos se reduce en la medida de lo posible, por medio de lubricante. En otras máquinas, por el contrario, es un factor muy útil y conveniente, como sucede en los diversos tipos de frenos. En realidad muchas de nuestras actividades físicas, como caminar, mover cualquier objeto de un lugar a otro, etc., serían imposibles si no existiera el rozamiento. Entre dos cuerpos que se tocan, existe una resistencia que se opone al movimiento de uno con respecto a otro, esta resistencia se llama rozamiento en reposo o estático.
El rozamiento estático es una fuerza, cuya magnitud se determina partiendo de las ecuaciones de equilibrio para todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. La figura representa un cuerpo en equilibrio sobre un plano horizontal áspero sometido a la acción de una fuerza horizontal F, que tiende a mover el cuerpo. Existen dos reacciones, una opuesta a W que llamamos fuerza normal y otra opuesta a F, que llamamos fr. Y W N fr F fr F X W N R La fuerza fr paralela al plano es la fuerza de rozamiento ; N recibe el nombre de fuerza Normal y R reacción total. F x = 0 F y = 0 y F = fr, N = W si se aumenta la magnitud de F, fr tiene que aumentar en la misma proporción con objeto de mantener el equilibrio. Pero existe un límite. hasta que se produce el movimiento y se presenta por fs. esta fuerza de rozamiento límite se llama fuerza máxima de Rozamiento estático. Coeficiente de rozamiento. Con objeto de comparar las propiedades de rozamiento de dos cuerpos de distinto material o los dos del mismo material, en diferentes condiciones de superficies en contacto y con objeto de calcular la fuerza máxima de friccíón correspondiente a una fuerza normal cualquiera, se utiliza una cierta constante experimental a la que se le da el nombre de coeficiente de rozamiento. El coeficiente de rozamiento en reposo de dos superficies cualesquiera se define como la razón de la fuerza de rozamiento límite a la fuerza normal correspondiente. Si designamos por el coeficiente de rozamiento en reposo ( S ) y puede representarse por : S = fs / N, fs = S N Siendo fs la fuerza de rozamiento máximo que las superficies pueden desarrollar cuando estas están a punto de empezar a moverse la una con respecto a la otra. Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento tiende a disminuir y llega un límite en que esta es igual a la fuerza aplicada y el cuerpo se mueve a velocidad uniforme.
Esta fuerza mínima necesaria para mantener el cuerpo a velocidad constante se le conoce como fuerza de rozamiento cinético. Se define entonces el coeficiente de rozamiento cinético como la relación entre la fuerza de rozamiento cinético fc y la fuerza normal N. C = fc / N Los valores de S y C se determinan experimentalmente. LEYES DE ROSAMIENTO.- Estas se cumplen en la práctica solo aproximadamente. 1.- El rozamiento entre dos cuerpos cuando el movimiento esta a punto de producirse, es proporcional a la fuerza normal. 2.- El coeficiente de rozamiento estático es independiente del área de contacto. 3.- El coeficiente de rozamiento cinético es menor que el coeficiente de rozamiento estático y es independiente de la velocidad relativa de la superficies que se rozan. COEFICIENTES DE ROZAMIENTO EN REPOSO. Madera sobre madera 0.25 a 0.50 Metal sobre metal 0.15 a 0.30 Metal sobre madera 0.20 a 0.60 Metal sobre cuero 0.30 a 0.60 Madera sobre cuero 0.25 a 0.50 V.- VI.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. Se tira el bloque hasta ponerlo en movimiento con un dinamómetro en dirección paralela al plano de deslizamiento. a) Pesar el bloque de madera, medir la superficie de mayor área A 1 y colocarla sobre la superficie horizontal, hallar la fuerza mínima necesaria para iniciar el movimiento; agregar peso y repetir el mismo experimento. b) Medir la superficie de menor área A 2 del bloque, se coloca sobre la superficie horizontal, hallar la fuerza necesaria para iniciar el movimiento. c) Colocar el cristal sobre la superficie horizontal de la mesa, colocar el bloque sobre su cara de mayor área y hallar la fuerza mínima necesaria para iniciar el movimiento, agregar peso y repetir el experimento. d) Repetir el inciso (c), pero ahora con la hoja de papel en lugar de cristal. CUESTIONARIO. A partir del equipo del Laboratorio y los datos obtenidos.
a) Representar el fenómeno físico mediante un dibujo del equipo b) Llenar el cuadro de resultados.
c) La fr es debida a d) La N es debida a e) El es la relación entre y f) Las unidades de son debido a g) ( ) Si la N aumenta entonces : a) Aumenta b) Disminuye c) Permanece igual h) ( ) Si las dimensiones del área aumentan entonces : b) Aumenta b) Disminuye c) Permanece igual i) ( ) El C es : a) Mayor que S b) Menor que S c) Igual que el S VII.- CONCLUSIONES: