Coeficiente De Fricción

Resumen

En la experiencia se hizo uso de una rampa cuyo superficie era de aluminio, por este plano inclinado se deslizaba un bloque el cual tenía dos caras formado por dos materiales diferentes; madera y caucho. Y con ayuda de esto conseguir el Angulo adecuado para poder hallar el coeficiente de fricción dinámico a través de este. Lo mismo se realizó para determinar la fuerza de fricción dinámico, pero para esto el montaje ahora constaba también de una polea unida a unas pesas y al bloque de caucho-madera, ya que al aplicársele una fuerza muy ligera al bloque este descienda con una velocidad constante, se hizo lo mismo pero esta vez el peso de las pesas era mayor logrando que el bloque ascendiera por la rampa con una velocidad constante, estas dos experiencias se realizaron con ambas caras del bloque para así halla el coeficiente de fricción entre madera-aluminio y caucho-aluminio.

Introducción

En cada movimiento realmente existe una fuerza contraria este o como es conocida una fuerza de resistencia o fuerza de fricción, esta fuerza existe al dejar caer un objeto desde una altura, siendo esta el aire, o al deslizarse un objeto sobre una superficie, del material de esta dependerá cual es la fuerza de resistencia q se opone al movimiento del objeto. La fuerza de fricción estática es la que encontramos entre dos objetos que no se encuentra en un movimiento relativo, la fuerza estática máxima es aquella que se consigue justo en el punto en el que el objeto va a deslizarse. Por el contrario la fuerza dinámica como su nombre lo indica se refiere a la resistencia que hay cuando entre las dos superficies existe un movimiento.

El objetivo de esta experiencia es poder encontrar el ángulo con el cual el objeto alcanza el punto máximo de fricción estática y así poder hallar el coeficiente de fricción estático, y en el montaje de fricción dinámica realizar cambios tales como agregarles fuerzas las cuales determinaban el movimiento para posteriormente obtener el coeficiente de fricción dinámico mediante los cálculos.

Discusión Teórico.

Las fuerzas de contacto es uno de los tantos tipos de fuerzas que existen; en este grupo se pueden encontrar la fuerza normal y la fuerza de fricción.

La fuerza de fricción puede ser cinética o estática y siempre tiene dirección opuesta al movimiento. Fuerza de fricción cinética (f_k) es la fricción que actúa cuando un cuerpo de desliza sobre una superficie y su magnitud suele aumentar al incrementar la fuerza normal. Por esto se necesita mayor fuerza para deslizar una caja llena de libros que una caja vacía.

La magnitud de la fuerza de fricción cinética se rige por la siguiente ecuación:

f_k=μ_k n ecuación(1)

Donde, μ_k es el coeficiente de fricción cinética y n es la fuerza normal. Cuanto más resbalosa es una superficie, menor es la magnitud del coeficiente y como es un cociente de dos magnitudes de dos fuerzas, μ_k no tienen unidades.

Fuerza de fricción estática (f_s) es la fuerza que actúa cuando no hay movimiento relativo, por ejemplo si se trata de deslizar una caja de libros, y esta tal vez no se mueve porque la fuerza de fricción que ejerce el piso. El valor máximo de f_s depende de la fuerza normal.

La magnitud de f_s real puede tener una magnitud entre cero y μ_s n, donde μ_s es el coeficiente de fricción estática y n.

f_s≤μ_s n ecuación (2)

A continuación se presenta una tabla los valores de los coeficientes de fricción cinética y estática para algunos materiales:

La anterior grafica permite observar que los coeficientes de rozamientos son distintos para cada material, además por las ecuaciones (1) y (2) se puede apreciar el hecho de que las fuerzas de fricción no dependen del tamaño de la superficie de contacto. Por otra parte se debe considerar el peso del cuerpo, pues este no interviene en el coeficiente de fricción estática pero sí en el coeficiente de fricción cinética, esto se comprobará a continuación:

Superficie inclinada, sin movimiento. Figura 1

Por sumatorias de fuerzas

En x: mgsenθ-F_(f=) 0

〖 mgsenθ-μ〗_s n=0 ecuación (3)

En y: n-mgcosθ=0→n=mgcosθ ecuación (4)

Reemplazando (4) en (3) se obtiene que μ_s=tanθ ecuación (5)

Para el cálculo del coeficiente de fricción dinámico, se analiza el diagrama del cuerpo libre de la figura 2, cuando la masa se mueve hacia arriba se obtiene que:

m_s g-Mgsen(θ)-F_f=0 ecuación (6)

Donde m_s es la masa mínima necesaria para que el cuerpo se mueva hacia arriba a una velocidad constante

Figura 2

Cuando el cuerpo se mueve hacia abajo con velocidad constante , donde m_b es la masa mínima para que este moviemiento sea posible se obtiene que:

〖-m〗_b+Mgsen(θ)-F_r=0

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