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 ROZAMIENTO POR DESLIZAMIENTO

Resumen En el desarrollo de esta práctica se pudo comprender mediante un análisis la relación que existe entre el rozamiento y el deslizamiento, cuyo objetivo principal es cómo obtener de una manera práctica el coeficiente de rozamiento tanto estático como dinámico (μ) que se encuentran superficies de contacto para que de esa manera se pueda analizar, verificar leyes que impliquen el tema de rozamiento en diferentes superficies existentes que tenemos a disposición dentro del laboratorio. A través de la práctica se puede observas los diferentes tipos de deslizamientos que puede haber entre distintos objetos de diferente material y como se deslizan entre ellos, Apoyándonos en fundamentos teóricos que nos pueden ayudar con el cálculo de fórmulas junto con los instrumentos que se tiene a disposición para realizar el análisis correspondiente de cada circunstancia. Palabras claves: rozamiento, deslizamiento, superficies

Abstract In the development of this practice it was possible to understand by means of an analysis the relation that exists between the operation and the sliding, whose main objective is how to obtain in a practical way the coefficient of friction both static and dynamic (μ) found in the contact surfaces so that it can be analyzed in this way, verify the laws that imply the subject of work on different surfaces that we have a disposition within the laboratory. Through practice you can observe the different types of landslides that can be had between different objects of material and how they slide between them, leaning on the theoretical foundations that can help us with the calculation of the formulas with the instruments that are has to For the corresponding analysis of each circumstance. Keywords: friction, sliding, surfaces.

1. Objetivo

2. Marco Teórico

-Analizar cómo obtener el coeficiente de rozamiento estático o dinámico μ entre sustancias que se encuentren en contacto y verificar las leyes de rozamiento.

Fricción. - la fricción es la oposición que presentan las dos zonas de los materiales en contacto, durante en inicio, desarrollo y final del movimiento relativo entre ellas.

-Identificar los tipos de rozamiento existentes entre superficies.

Fuerza de fricción: 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 o se mueven entre sí y es paralela y opuesta al sentido del movimiento

N: la fuerza normal, que la superficie hace sobre el cuerpo sosteniéndolo.

Tipos de fuerza de fricción: -

Fuerza de fricción estática:

La fuerza de fricción estática (Fe) es una fuerza que se opone al inicio del deslizamiento sobre un cuerpo en reposo al que se aplica una fuerza horizontal F, intervienen cuatro fuerzas: F: la fuerza aplicada. Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo que se opone al deslizamiento. P: el peso del propio cuerpo.

-

El rozamiento por deslizamiento

El rozamiento entre dos superficies en contacto ha sido aprovechado por nuestros antepasados más remotos para hacer fuego frotando maderas. En nuestra época, el rozamiento tiene una gran importancia económica, se estima que si se le prestase mayor atención se podría ahorrar muchísima energía y recursos económicos

N: la fuerza normal. -

La fuerza normal

La fuerza normal, reacción del plano o fuerza que ejerce el plano sobre el bloque depende del peso del bloque, la inclinación del plano y de otras fuerzas que se ejerzan sobre el bloque.

-

Fricción dinámica

Dado un cuerpo en movimiento sobre una superficie horizontal, deben considerarse las siguientes fuerzas: Fa: la fuerza aplicada. Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al deslizamiento. P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.

las únicas fuerzas que actúan sobre él son el peso mg y la fuerza y la fuerza normal N N=mg -

Fuerza de rozamiento por deslizamiento.

se produce cuando los cuerpos están en contacto y se opone al movimiento y depende de la rugosidad de las superficies y está determinado por la siguiente ley:

Fr=- μN Donde μ es el coeficiente de rozamiento que dependerá de la rugosidad de las superficies y se tiene dos coeficientes un estático cuando los cuerpos en contacto están en reposo y dinámico cuando los cuerpos en contacto están en movimiento. Método para encontrar coeficiente de rozamiento dinámico en una superficie horizontal. Halamos el cuerpo con una fuerza F manteniendo la velocidad constante.

Si alzamos el cuerpo en la superficie del plano inclinado desde un ángulo de cero grados hasta que empieza: Ƒrs=mg sin θ μsN= mg sin θ μs mg cos θ = mg sin θ μs =tan θ Método para encontrar coeficientes de rozamiento superficie inclinada cuerpo moviéndose hacia arriba.

N

Frc

F mg

Colocamos al cuerpo a una inclinación α y lo con una fuerza F y manteniendo una velocidad constante lo cual nos perite igualar las fuerzas

F=Frc=μcN N=mg μc =

F N

F= mg sen α+ frc

Si hacemos una dependencia funcional entre fuerza F y la normal obtenemos una relación directamente proporcional y si graficamos obtenemos una línea recta cuya pendiente es el coeficiente de rozamiento. Método para encontrar coeficiente de rozamiento estático en una superficie N inclinada cuerpo moviéndose hacia abajo.

f

mgsinθ θ

mg

mgcosθ

F = mg senα + μcN De tal forma que podemos calcular el coeficiente de rozamiento dinámico μc = -

F −tanα N Fuerza de rozamiento estático

También existe una fuerza de rozamiento entre dos objetos que no están en movimiento relativo.

Determinar el peso del cuerpo de prueba (N) Coloque el cuerpo de prueba sobre la superficie de la masa y conéctelo al dinamómetro. Hale este con movimiento uniforme hasta que se rompa el estado de equilibrio. Repita esta operación 10 veces. Aumente el peso del cuerpo, mediante pesos sobre el (N+50 gf,N + 100 gf,N +150 gf.,N y N + 200 gf.) y efectué la operación anterior. 4.2 Plano inclinado con el cuerpo de prueba descendiendo.

la fuerza F aplicada sobre el bloque aumenta gradualmente, pero el bloque permanece en reposo. Como la aceleración es cero la fuerza aplicada es igual y opuesta a la fuerza de rozamiento Fs. F=Fs

Coloque el cuerpo de prueba en la parte superior del plano inclinado y lentamente aumente la inclinación de este, hasta que aquel comience libremente a deslizarse. Determine, luego de diez medidas, la inclinación media. Repita esta operación aumentado el peso del cuerpo (+50 gf., + 100 gf., +150 gf., + 200gf.).

La máxima fuerza de rozamiento corresponde al instante en el que el bloque está a punto de deslizar. Fs máx=msN La constante de proporcionalidad ms se denomina coeficiente de rozamiento estático. 3. Materiales y Equipos

4.3 Plano inclinado con el cuerpo de prueba ascendido

Materiales. -Rampa -Dinamómetro -Regla graduada -Graduador -Material de montaje Herramientas: 4. Instrucciones o procedimientos 4.1. Plano horizontal.

Acople el cuerpo de prueba al dinamómetro previamente encerado. Aplique una fuerza progresiva hasta que el movimiento del cuerpo sea inminente. Repita esta operación diez veces. Efectué este proceso para inclinaciones de 5º , 15º,30º y 45º.

5.- Actividad – Tabulación de datos:

2,15 2,15

1.- Plano Horizontal

30 45

18,24 14,89

1,65 6,495791723 2,5 -1,451877272 1,883701751

Superficies: Madera/Metal N(N)

FT(N)

μ=F/N Ejemplo de cálculos:

2,15

0,75

2,65

1

3,15

1,05

3,65

1,2

4,15

1,3

0,34883720 9 0,37735849 1 0,33333333 3 0,32876712 3 0,31325301 2 0,34030983 4

6.-Actividades-Preguntas A.- Considerando la primera parte del experimento realice los gráficos: Fuerza de tracción- Fuerza normal.

Tabla I. Registro de datos fuerza de tracción-Normal 2.- Plano inclinado con el cuerpo de prueba descendiendo Inclinacion α

W 2,15 2,65 3,15 3,65 4,15

μ = tg α

21 23 21 22 23

0,3838 0,4244 0,3838 0,404 0,4244 0,40408

Tabla II. Registro de datos peso-ángulo inclinación en un plano inclinado.

3.- Plano de inclinación con el cuerpo de prueba ascendiendo W 2,15 2,15 2,15

α

FN 0 5 15

21,07 20,98 20,35

FT

Figura 1. Papel milimetrado para el grafico Fuerza tracción-Normal Análisis: (De variables matemático, unidades, ley física)  De variables Matemático

K m tanθ

∆ FT FT 2− FT 1 (1) = N 2− N 1 ∆N

1,3−0,75 4,15−2,15 A=0,275 B 0 K μc μ=F/N -tanα Unidades

0,75 0,035595634 0,81 3,419123205 1,3 0,919875465

m s2 =adimensional [ K ]= m Kg 2 s Kg

[ ]

Ley física

μ= h μ=0,340 B. En base a la segunda parte realice el grafico: Peso del cuerpo – Coeficiente de rozamiento y realice un estudio de él.

Ley Física La Fuerza de tracciones directamente proporcional a la fuerza Normal.

FT=KN (2) B 0 F=0,275 N Fuerza normal – Coeficiente de rozamiento Figura 2. Análisis: (De variables matemático, unidades, ley física) De variables matemático

t=

t=0,40408

Figura 2. Papel milimetrado para el grafico Fuerza Normal – Coeficientes de rozamiento.

Unidades

[ ]

m s2 =adimensional [h ]= m Kg 2 s Kg

Análisis: (De variables matemático, unidades, ley física) De variable matemático

h=

FT −Tanα N

FT N Ley física

h=¿ 0,340309834

μ=t μ=0,40408

Unidades

[ ]

m Kg 2 s =adimensional [h ]= m Kg 2 s

C. Construya un cuadro de resumen de Coeficientes de rozamiento para

Material Materia Peso de del Bloque l Plano Bloque

Fuerza Tracció n

Coeficient e de rozamient o

Madera

Metal

2,15

0,75

0,3488

Metal

Metal

1,15

0,45

0,3913

Madera

Metal

1,18

0,32

0,2711

diferentes superficies en contacto, en base a los resultados obtenidos por sus compañeros.

de inclinación e identificar los tipos de rozamiento existentes entre superficies. 8. Conclusiones:

D. Explique las características y el origen de la fuerza de rozamiento, desde una concepción moderna. Las características de la fuerza de rozamiento o de fricción se opone al movimiento de un cuerpo que se desliza en contacto con otro. Depende de dos factores: La naturaleza de los materiales que se encuentran en rozamiento y el tratamiento que han seguido. Este factor queda expresado por un valor numérico llamado coeficiente de rozamiento o de fricción.

- Para un mismo par de cuerpos, el rozamiento es mayor un instante antes de que comience el movimiento que cuando ya está comenzando y la fuerza de fricción depende exclusivamente de la naturaleza de los cuerpos en contacto, así como de estado en que se encuentren las superficies. 9. Recomendaciones: - Buen manejo de los instrumentos de laboratorio - Limpiar el instrumento de inclinación y la base que permitía el movimiento del bloque de madera. - Estar atentos para precisar el ángulo en el cual el bloque de madera comienza a tener movimiento.

La fuerza que ejerce un cuerpo sobre el otro, es decir, la fuerza normal. 10. Anexos El origen del rozamiento por contacto La mayoría de las superficies, aun las que se consideran pulidas son extremadamente rugosas a escala microscópica. Los picos de las dos superficies que se ponen en contacto determinan el área real de contacto que es una pequeña proporción del área aparente de contacto (el área de la base del bloque). El área real de contacto aumenta cuando aumenta la presión (la fuerza normal) ya que los picos se deforman.

7. Resultado de aprendizaje: - Con la ayuda de los instrumentos de laboratorio pudimos observar y comprobar a través de los cálculos identificar como actúa el cuerpo en las diferentes posiciones con es MRU, MRUV y con distintos ángulos

11. Bibliografía Area Moreira, M. (2011). ¿SE APRENDE MEJOR CON LAS TIC? Investigación y Ciencia, marzo, 38. Chang, K.-E., Chen, Y.-L., Lin, H.-Y., & Sung, Y.-T. (2008). Effects of learning support in

simulation-based physics learning. Computers & Education 51, 1486–1498. Granlund, R., Berglund, E., & Eriksson, H. (2000). Designing web-based simulation for learning. Future Generation Computer Systems 17, 171–185....