Informe de Laboratorio 09 Coeficientes de Friccion en Fisica PDF

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Informe de laboratorio realizado con SparkVue en laboratorio utilizando un carrito deslizador sobre una pista metalica de 60 cm con datos de medicion....

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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE FACULTAD DE INFORMATICA Y ELECTRONICA INGENIERIA ELECTRONICA SEDE LA PAZ

CINEMATICA Y DINAMICA (B)

Informe de Laboratorio Nº09

Determinación de los coeficientes de fricción

Estudiante: Aguirre Abrego Jesus Mauricio Docente: Ing. Rolando Contreras La Paz 9 de diciembre del 2021 Gestión 2 – 2021

INFORME DE LABORATORIO Nº09 DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE FRICCION 1. INTRODUCCION Y ANTECEDENTES "La fricción es una fuerza tangencial sobre una superficie que se opone al deslizamiento de un objeto a través de una superficie adyacente con la que está en contacto. La fuerza de fricción es paralela a la superficie y opuesta, en sentido, a su movimiento.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO La fuerza de fricción tiene su origen en las imperfecciones que existen entre dos superficies, debido a que se opone al movimiento de una superficie sobre otra. La fuerza de fricción entre dos superficies sólidas es un tópico amplio y complicado, generalmente se emplean tres reglas empíricas para su descripción. La fuerza de fricción es: - Independiente del área de la superficie de contacto. - Proporcional a la fuerza norma, donde la constante de proporcionalidad es definida como el coeficiente de fricción. - Independiente de la velocidad de deslizamiento. Matemáticamente esta definida por la ecuación: 𝑓𝑟 = 𝜇𝑁 o 𝑓𝑟 𝜇= 𝑁 dónde: 𝑓𝑟 : Fuerza de fricción 𝜇: Coeficiente de fricción (adimensional) 𝑁: fuerza Normal Cuando al bloque se le aplica una fuerza 𝐹 paralela a las superficies en contacto y no se produce un movimiento, entonces la fuerza aplicada es equilibrada por la fuerza de fricción estática, si la magnitud de la fuerza aplicada se incrementa, 𝑓𝑟 se incrementa hasta un valor máximo dado por: 𝑓𝑟 𝑠 = 𝜇𝑠 𝑁 → 𝐹𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 Experimentalmente la fuerza de fricción estática máxima es igual a la mínima fuerza, paralela al plano, necesaria para apenas poner al bloque en movimiento. Cuando el bloque inicia su movimiento, existe una fuerza que se opone a dicho movimiento, está es la fuerza de fricción cinética: 𝑓𝑟 𝑘 = 𝜇𝑘 𝑁 → 𝐹𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑡𝑖𝑐𝑎 Aplicando la segunda ley de Newton tenemos: 𝐹 − 𝑓𝑟 𝑘 = 𝑚𝑎 Pero si la fuerza aplicada se reduce al punto que el bloque se mueva con velocidad constante: 𝐹 = 𝑓𝑟𝑘 = 𝜇𝑘 𝑁 De modo general para un par de superficies dado 𝜇𝑘 < 𝜇𝑠 Para determinar el coeficiente 𝜇𝑠 podemos utilizar el método del plano inclinado:

Haciendo la sumatoria de fuerzas para el equilibrio:

Entonces: 𝜇𝑠𝑁 = 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛 𝜃 Remplazando la Normal: 𝜇𝑠𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 = 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛 𝜃 sen θ μs = cos θ = tg θ Por tanto, al inclinar gradualmente el plano llegará un momento en que el cuerpo tendrá movimiento inminente, entonces se medirá el valor del ángulo para calcular el valor del coeficiente de fricción estática.

3. OBJETIVOS -

Determinar el coeficiente de fricción estática entre dos superficies conocidas en forma experimental. Determinar el coeficiente de fricción cinética entre dos superficies conocidas en forma experimental. Analizar y concluir los coeficientes de fricción estática y cinética determinados.

4. MATERIALES Y EQUIPOS

5. PROCEDIMIENTO O DESARROLLO En el procedimiento desarrollado: -

Se tomaron mediciones de base(L) y altura(H) de dos objetos, en este caso un cubo y un cono. Se regulo la altura del gancho de soporte universal tomando datos de base(L) y altura(H). Con los datos tomados [(L),(H)], se puedo determinar el coeficiente de fricción gracias a la siguiente ecuación: 𝐻 𝜇𝑠 = 𝑡𝑔𝜃 = 𝐿

6. RESULTADOS 𝝁𝒔

Objeto Cono

H[cm] 13cm

L[cm] 44cm

0.29

Superficie de contacto Mesa metálica

Cubo

12.2cm

44.7cm

0.27

Mesa metálica

7. CUESTIONARIO 1. ¿La fuerza de rozamiento o fricción, depende del área de las superficies en contacto? Rspta. La fuerza de rozamiento depende de dos factores elementales; la naturaleza de los materiales que se encuentran en rozamiento y el tratamiento que han seguido. 2. ¿Como explica usted el origen de la fricción? Rspta. La fuerza es la fuerza que existe entre dos superficies en contacto y se opone al deslizamiento entre estos. 3. ¿Que sugiere usted para aminorar el valor de la fuerza de fricción entre dos superficies? Rspta. Una manera muy sencilla de eliminar o reducir el valor de la fuerza de fricción entre dos superficies, es utilizar fluidos, tales como aceite o agua, por ejemplo, en los motores utilizamos aceite para evitar esta fricción. 4. Muestre algebraicamente que 𝜇𝑘 = 𝑡𝑎𝑛𝜃 cuando el bloque desliza hacia abajo del plano inclinado con velocidad constante. Rspta. 𝑓𝑟𝑘 = 𝜇𝑘 𝑁 𝜇𝑘 𝑁 = 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛𝜃 𝜇𝑘 𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠𝜃 = 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛𝜃 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛𝜃 𝑠𝑒𝑛𝜃 𝜇𝑘 = → 𝜇𝑘 = 𝑐𝑜𝑠𝜃 → 𝜇𝑘 = 𝑡𝑎𝑛𝑔𝜃 𝑙𝑞𝑞𝑑 𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠𝜃

5. Suponga que la masa es forzada a moverse hacia arriba del plano inclinado con velocidad constante mediante una masa que cuelga de una cuerda que pasa a través de una polea. Encuentre una expresión para el coeficiente de fricción cinética en este caso en función de la masa suspendida, la masa del bloque y el Angulo de inclinación. (Asuma una polea ideal.) Rspta. 𝑓𝑘 = 𝜇𝑘 ∗ 𝑚𝑔 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜃

8. CONCLUSIONES Se logro determinar los coeficiente de fricción de los objetos utilizados (cono y cubo) utilizando los conocimientos adquiridos físicos y matemáticos....