Coeficiente De Fricción

CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN

García, Karen Dayana. Giraldo, Claudia Patricia. Perea, Vilmary Natalia.

Universidad del Valle, Cali, Colombia

E-mails: dayana_garcia_422@hotmail.com, claudia3745@homail.com, vilmary.perea@correounivalle.edu.co

Experimentación de física I

09/06/2014

RESUMEN.

El coeficiente de fricción es una característica intrínseca entre dos superficies en contacto. En este trabajo se presenta una alternativa en la medición del coeficiente de fricción estático y dinámico entre dos superficies sólidas de madera, cuando se emplea el método del plano inclinado. La medición es realizada por medio de la variación de los ángulos de inclinación y la masa colgante. Los resultados de los coeficientes: . Y ±0.0054, indican que los instrumentos empleados pueden ser adecuados, aunque generan incertidumbre relevante en el cálculo de estos coeficientes.

PALABRAS CLAVES: Coeficiente de fricción, fricción estática, fricción dinámica.

FRICTION COEFFICIENT CALCULATION. ABSTRACT:

The friction coefficient is an intrinsic characteristic between two surfaces in contact. This paper presents an alternative measurement of static and dynamic coefficient of friction between two solid surfaces of wood, when the inclined plane method is used. The measurement is performed by means of variation of the tilt angles and the suspended weight. The results of the coefficients: . And

±0.0054, indicating that the instruments used may be suitable, but generate significant uncertainty in the calculation of these coefficients.

KEYWORDS: coefficient of friction, static friction, dynamic friction.

1. INTRODUCCIÓN

La interacción entre superficies ha sido tema de interés para la ciencia a lo largo de la historia, gran parte de los estudios realizados han llegado a concluir que el rozamiento depende de muchos factores, los cuales involucran entre otras las condiciones ambientales, el estado de las superficies en contacto, la humedad relativa, la magnitud de la fuerza normal, la dirección del movimiento, etc.

Sin embargo, el fenómeno de la fricción aún no ha sido comprendido del todo y todavía se encuentra en estudio, adquiriendo una importancia muy significativa en los últimos años.

Por tal motivo resulta necesario desarrollar pruebas experimentales basadas en el método del plano inclinado que permitan la estimación del coeficiente de fricción estático y dinámico.

2. CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTÁTICO Y DINÁMICO.

La fuerza de fricción asociada a dos superficies sólidas en condiciones de deslizamiento, es proporcional a la fuerza normal, N, y la constante de proporcionalidad es definida como coeficiente de fricción, el cual representa cuantitativamente la relación entre la fuerza de resistencia a la fricción y la fuerza normal que

presiona a las superficies en contacto. Se representa con la letra griega μ.

La ecuación para el coeficiente de fricción “μ”, se presenta en la ecuación (2.1): [1]

(2.1)

«... El coeficiente de fricción varía con la naturaleza de las superficies en contacto y con lo pulido de las mismas...» [2]

Existen dos tipos de coeficiente de fricción:

• Coeficiente de fricción estático (µs): es la fuerza de fricción que existe entre dos cuerpos que no se encuentran en movimiento.

• Coeficiente de fricción dinámico (µk): ocurre cuando el cuerpo pasa de estar en reposo a ejercer un movimiento sobre determinada superficie, esto sucede cuando el cuerpo deja de estar en equilibrio.

Los valores de los ceficientes de fricción estatico y dinamico dependen de la naturaleza de las superficies, pero el coeficiente de fricción estatico suele ser mayor que el coeficiente de fricción dinamico. La tabla 1 presenta el coeficiente de friccion estático y

dinámico de algunas superfieces. [3]

Dónde:

Ff = Fuerza de fricción.

W= (m1g)= Peso del cuerpo. N= Fuerza normal.

Apoyados en la primera ley de Newton, en dicho instante la condición de equilibrio:

(2.2)

Tabla 1: Coeficientes de fricción de algunas superficies. [3]

2.1. CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTATICO.

Un cuerpo estacionario reposa sobre un plano inclinado, el cual forma un ángulo con la horizontal, dicho ángulo puede variar desde cero hasta un valor máximo de inclinación de una superficie para que un objeto que se encuentra sobre esta, descanse estacionariamente. La figura 1 muestra el diagrama de cuerpo libre de un cuerpo sobre una superficie inclinada.

Figura 1. Diagrama de cuerpo libre de un cuerpo sobre una superficie inclinada.

Y por lo tanto, la magnitud del coeficiente de fricción estático es equivalente a:

(2.3) Donde θ equivale al ángulo mínimo

para que el bloque esté a punto de deslizarse.

2.2. CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN DINÁMICO.

En el instante en el que el cuerpo empieza a deslizarse sobre el plano inclinado con velocidad constante es posible medir el coeficiente de fricción dinámico. La figura 2 y la figura 3 muestran los diagramas de cuerpo libre del cuerpo

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