Camilo andres 3 - Guía para determinar experimentalmente las fuerzas de fricción en un sistema PDF

Preview

Summary

Guía para determinar experimentalmente las fuerzas de fricción en un sistema y su coeficiente cinético ...

Description

FUERZAS DE FRICCIÓN Y SU COEFICIENTE CINÉTICO

1

Contenido 1

INTRODUCCIÓN.................................................................................................... 3

2

PLANTEAMIENTO.................................................................................................. 4

3

OBJETIVOS............................................................................................................ 5 3.1

Objetivo general............................................................................................ 5

3.2

Objetivos específicos..................................................................................... 5

4

METODOLOGÍA..................................................................................................... 6

5

MARCO TEÓRICO.................................................................................................. 7 5.1

Leyes de newton............................................................................................ 7

5.2

Fuerza de fricción........................................................................................... 7

5.3

Fuerza de fricción cinética............................................................................. 7

5.4

Coeficiente de fricción cinética......................................................................7

6

MATERIALES......................................................................................................... 8

7

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES..........................................................................9

8

PRESUPUESTO.................................................................................................... 10

9

CONCLUSIONES.................................................................................................. 11

10

BIBLIOGRAFIA.................................................................................................. 12

2

1 INTRODUCCIÓN El laboratorio consiste en determinar experimentalmente la relación entre la superficie y el coeficiente de rozamiento el cual ayuda a definir la fuerza de fricción que está actuando sobre el sistema. Dicho sistema está compuesto de dos masas conectadas con una cuerda que pasa por una polea fija, este mecanismo será replicado haciendo modificaciones en la superficie. Además se evidencian las tres leyes de Newton; la primera establece que un cuerpo no modifica su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme a menos que sobre él actúa una fuerza externa, la segunda trata de las fuerzas donde dicha fuerza es proporcional a la aceleración y la tercera determina que por cada acción hay una reacción igual y de sentido opuesto. Finalmente se observó por medio del sistema que el rozamiento siempre se opone al deslizamiento del cuerpo en las diferentes superficies.

3

2 PLANTEAMIENTO ¿En qué afecta el cambio de superficie en un movimiento? ¿Que presenta rozamiento? El rozamiento es la fuerza que existe entre dos superficies en contacto, que se opone al inicio del deslizamiento; en la actualidad evidenciamos que pocas personas tienen en cuenta la alteración que provoca una superficie lisa a una rugosa a un sistema que se encuentra en movimiento, dichas transformaciones ocurren debido al coeficiente de fricción que poseen los diferentes tipos de bases. Por medio de este simulador físico se quiere demostrar el cambio en las velocidades de un mecanismo al tener mayor o menor fuerza de fricción la cual actúa sobre un bloque de madera gracias a la existencia de un movimiento horizontal producido por una fuerza de tensión generada por contrapesos los cuales seguirán una trayectoria vertical, para obtener resultados que den solución al problema propuesto es necesario hacer varias veces el mismo procedimiento,.

4

3 OBJETIVOS 3.1 Objetivo general Determinar la relación que existe entre la fuerza de rozamiento y el tipo de superficie con la que entra en contacto.

3.2 Objetivos específicos    

Romper el estado de equilibrio entre los cuerpos a interactuar. Analizar la aceleración que presenta el bloque en cada superficie. Interpretar la relación que existe entre el material de la superficie y el coeficiente de fricción. Comparar los resultados obtenidos.

5

4 METODOLOGÍA  Para romper el estado de equilibrio del cubo se necesitará de un contrapeso el cual genera tensión por medio de una cuerda que pasa por una polea que es considerada ideal.  Este mecanismo realiza un movimiento uniformemente acelerado, para obtener la aceleración es necesario contar con un cronometro que permitirá medir los tiempos que gasta la partícula en recorrer una distancia específica, obteniendo los datos anteriores se reemplazaran en la fórmula (A= 2d/t^2), por último serán comparadas y analizadas dichas cantidades calculadas en los tres montajes.  Realizar los cálculos respectivos para hallar el coeficiente de fricción apoyándose en los diagramas de cuerpos libres y realizando las sumatoria de fuerzas; con estos datos deducir analíticamente la relación que existe entre la superficie y el coeficiente de fricción, y a su vez el cambio que produce en la fuerza de rozamiento.

6

5 MARCO TEÓRICO 5.1 Leyes de newton Son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. 





Ley de inercia: Establece que en un cuerpo permanecerá en un estado de reposo (velocidad cero) o de movimiento rectilíneo a velocidad constante, siempre y cuando una fuerza externa neta no actúe sobre él. Principio fundamental de la dinámica: Si una fuerza actúa sobre la masa de un cuerpo, este recibe una aceleración proporcional a la dirección de la fuerza y de igual sentido. Principio de acción y reacción: Si un cuerpo actúa sobre otro con una fuerza (acción), éste reacciona contra aquél con otra fuerza de igual valor y dirección, pero de sentido contrario (reacción).

5.2 Fuerza de fricción Esta fuerza se evidencia en el movimiento de un objeto cuando esta sobre una superficie o en un medio viscoso, y se manifiesta como la resistencia. Estas fuerzas son muy importantes en la vida cotidiana.

5.3 Fuerza de fricción cinética Es la resistencia que se debe superar para poner en movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto.

5.4 Coeficiente de fricción cinética Se define como el cociente entre la fuerza de fricción cinética o dinámica y la fuerza normal. Su valor depende de la naturaleza de las superficies en contacto.

7

6 MATERIALES 







Cubo de madera: Figura de cuatro caras, utilizado como m1.



Contrapeso: Juego de diferentes masas.



Lijas (180,400,100): Papel con adheridos que sirve para pulir maderas, metales, etc.



Cronometro: precisión.

Pita: Utilizada para atar.

Polea: Rueda móvil alrededor de un eje y sirve para trasmitir movimiento.

Reloj

de

gran

Cáncamo abierto: Anillo de metal con un tornillo o clavo que se fija en algo sólido.

8

7 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES Elección del proyecto a realizar y planteamiento del problema. Investigación de soportes teóricos. Compra de materiales. Elaboración de la primera etapa "FORMULACIÒN" Construcción de las estructuras. Prueba número 1. Correcciones realizar. Prueba final. Culminación del proyecto escrito. Video.

ABRIL SEMAN SEMAN SEMAN A1 A2 A3

MAYO SEMAN A4

HORA S

SEMAN SEMAN SEMAN SEMAN A1 A2 A3 A4

2

3 2 3

2 2 2 1 3 2

9

8 PRESUPUESTO CANTIDAD

MATERIAL

1

Cubo de madera

VALOR UNIDAD ($) 3.000

VALOR TOTAL ($) 3.000

1

Pita

1.200

1.200

1

Cáncamo abierto

1.000

1.000

1

Polea

3.800

3.800

3

Hoja de lija

1.100

3.300

TOTAL

8.500

10

9 CONCLUSIONES Tal como el proyecto lo ha demostrado el coeficiente de rozamiento depende de la naturaleza de las superficies en contacto, se observa que en el sistema con la lija de grosor 100 la aceleración es 26,03 m/s2, con lija 180 36,25 m/s2 y con lija 400 67,50 m/s2, esto indica la dicha dependencia de las superficies en contacto, mientras más lisa sea la superficie la aceleración será mayor. Se pudo verificar que el coeficiente de fricción es proporcional a la fuerza de rozamiento (a mayor µ mayor fuerza de fricción), los valores de los coeficientes son de (1,12) para una lija de grosor 400, (1,15) para una de 180, y de (1,22) para una de 100, teniendo en cuenta que la fuerza de rozamiento es igual al producto entre el coeficiente de fricción por la fuerza normal, se obtuvo que la fuerza de fricción tiene un valor de (97686.4)N, (100303)N y de (106408.4)N respectivamente. La aceleración de este sistema depende de la posición y del tiempo, el tiempo que tarda el cuerpo en recorrer los 47 cm es de (1,18)s para una lija de 400, (1,61)s en una de 180, (1,90)s para una de 100, con estos datos recopilados experimentalmente se obtuvo una aceleración de (67,50) cm/s2, (36,25) cm/s2 y (26,03) cm/s2 respectivamente, por medio del análisis de la información se concluye que el tiempo es inversamente proporcional a la aceleración, ( a menor tiempo en recorrer una distancia mayor es la aceleración de la partícula).

11

10

BIBLIOGRAFIA

•

Serway, R.A., & Jewett, J. (2008). FÌSICA para ciencias e ingenieria. Mexico: Cengage Learning Editores.

•

Young, H.D, & Freedman, R. (2013). Física universitaria. México: Person Educación.

12...