COEFICIENTE DE FRICCION

COEFICIENTE DE FRICCIÓN

Resumen

El objetivo de esta práctica es el estudio del coeficiente de fricción, es decir la medida de la fuerza que toma deslizar un objeto por otra superficie dividida por su propio peso; reconociendo que existen dos tipos de fricciones; estática y dinámica, las cuales pudimos determinarlas en el desarrollo de la practica.

Primero consideramos un cuerpo de masa m que esta sobre un plano inclinado tal, como se muestra en la figura 1. Supondremos que existe razonamiento entre el cuerpo y el plano inclinado. No aplicamos ninguna fuerza Sobre el cuerpo por lo que, en principio el cuerpo caerá hacia abajo por el plano inclinado. Lo primero que hacemos es el montaje, luego hacemos variar el Angulo hasta que el cuerpo inicie su movimiento, en estas condiciones hallamos el Angulo, después repetimos el ejercicio hasta llenar la tabla y hallamos un promedio del Angulo.

Figura 1.

Para el movimiento dinámico consideramos un bloque de masa m que se desliza hacia abajo por un plano inclinado. El Angulo del plano inclinado se ajusta a 45 grados de modo que el bloque se deslice con velocidad constante, hacia arriba y hacia abajo y anotamos el valor como m2 y m´2

Figura 2.

Introducción

Como sabemos dentro de los cuerpos existen una serie de fuerzas que actúan sobre ellos, la física se ha encargado del estudio de las mismas y como consecuencia de ello, existió un científico de nombre ISAAC NEWTON quien postulo las tres leyes que nos permiten estudiar el movimiento de los cuerpos a partir de las fuerzas que actúan sobre ellos como lo son:

El peso: es la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la tierra sobre los cuerpos que hay sobre ella. En la mayoría de los casos se puede suponer que tiene un valor constante e igual al producto de la masa, m del cuerpo por la aceleración de la gravedad g, está dirigida siempre hacia el suelo.

Cuando un cuerpo está apoyado sobre una superficie ejerce una fuerza sobre ella cuya dirección es perpendicular a la de la superficie. De acuerdo con la tercera ley de newton, la superficie debe ejercer sobre el cuerpo una fuerza de la misma magnitud y dirección, pero de sentido contrario. Esta fuerza es la que denominamos normal existe también una fuerza extra llamada fuerza de fricción o rozamiento.

Se define a la fricción como una fuerza resistente que actúa sobre un cuerpo, que impide o retarda el deslizamiento de este respecto a otro o en la superficie que este en contacto, esta fuerza es siempre tangencial a la superficie en los puntos de contacto con el cuerpo y tiene un sentido tal que se opone al movimiento posible o existente del cuerpo respecto a esos puntos. Por otra parte estas fuerzas de fricción están limitadas en magnitud y no impedirán el movimiento si se aplican fuerzas lo suficientemente grandes.

La fuerza de rozamiento entre dos cuerpos no depende del tamaño de la superficie de contacto entre los dos cuerpos pero si depende de cuál sea la naturaleza de esa superficie de contacto, es decir, de que materiales la formen y si es más o menos rugosa.

La magnitud de la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos en contacto es proporcional a la normal entre los dos cuerpos, es decir:

Fr=µ.N [ecuación. 1]

Donde µ es lo que conocemos como coeficiente de fricción.

Existen dos tipos de coeficientes de rozamiento o fricción:

• Coeficiente estático de fricción (µe): Se define como aquel que al multiplicarlo por la fuerza normal nos proporcione la fuerza mínima necesaria para poner en movimiento relativo dos cuerpos que están inicialmente en contacto y en reposo.

• Coeficiente dinámico de fricción (µk): se define como aquel que multiplicado por la fuerza normal nos da la fuerza mínima necesaria para mantener dos cuerpos en movimiento uniforme relativo.

Cuando no hay movimiento relativo entre los dos cuerpos que están en contacto, se habla entonces de fuerza de rozamiento estática. Pero si se llega a un movimiento por parte del cuerpo, hablamos de fuerza de rozamiento dinámica. Esta fuerza de rozamiento dinámica es menor que la fuerza de rozamiento estática, podemos así establecer que hay dos coeficientes de rozamiento: el estático, µe y el cinético µc, siendo el primero mayor que el segundo:

µe >µc [Ecuación 2.]

FUERZA DE FRICCIÓN ESTÁTICA

Existe una fuerza de fricción entre dos objetos que no están en movimiento relativo. Tal fuerza se llama fuerza de fricción estática.

La máxima fuerza de fricción estática FeMax, corresponde al instante en que el bloque está a punto de deslizar, demostrando que:

Femax=µ eN [Ecuación 3.]

Donde la constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de fricción estática. Por tanto, la fuerza de fricción estática varia, hasta un cierto límite para impedir que una superficie se deslice sobre otra:

Fe Max µeN

Coeficiente de fricción estático

Como vemos en la figura, las fuerzas que actúan sobre el bloque son, el peso mg, la reacción del plano inclinado N y la fuerza de rozamiento, opuesta al movimiento.

Figura 1

Como hay equilibrio en sentido perpendicular al plano inclinado, la fuerza normal N es igual a la componente perpendicular al plano inclinado del peso.

N=mg cos

Si el bloque se mueve con velocidad contante (aceleración cero) la componente del peso a lo largo del plano inclinado es igual a la fuerza de rozamiento.

Mg sen =Fr

Como el bloque se está moviendo la fuerza de rozamiento es igual al producto del coeficiente de rozamiento cinético por la fuerza normal

Fr=µkN

Con estas ecuaciones obtenemos que la medida del coeficiente de rozamiento por deslizamiento que viene dado por la tangente del Angulo que forma el plano inclinado con la horizontal. A este Angulo para el cual el movimiento del bloque es informe le denominaremos Angulo crítico

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