Friccion

RESUMEN

La dinámica estudia las causas que hacen posible el movimiento mediante tres leyes, la segunda

ley relaciona la fuerza con la aceleración demostrando que los cambios experimentados en la

cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza que actúa sobre este y se

desarrollan en la misma dirección; una de las aplicaciones de esta ley tienen que ver con la

fuerza de fricción que tiene que ver con la fuerza involucrada en la oposición o resistencia del

movimiento causado por la atracción electromagnético entre los átomos de dos superficies en

contacto; existe una fuerza de fricción cinética que ocurre cuando un objeto se desplaza sobre

otro; y una fuerza de fricción estática que surge cuando no hay desplazamiento y tiene que ver con el

hecho de no permitir que suceda movimiento a pesar de que se le someta a una fuerza al objeto que se

quiere desplazar; con el objetivo de analizar la fricción se procede a utilizar un dispositivo plano de

madera lisa, orientado en un ángulo de 1800 sobre la horizontal, sobre el que se sitúa una placa de

madera de superficie lisa atado por una cuerda que se desplaza sobre una polea, en el extremo opuesto

de la cuerda se haya un plato suspendido en el aire al cual se le adicionan diferentes masas(0.0832,

0.1832, 0.2832) ocasionando finalmente el movimiento de la placa de madera a lo largo de la superficie

del dispositivo experimental; se realiza un segundo experimento en el cual se la adicionan diferentes

masas a la placa de metal una masa de 100g y otra de 200g, realizando el mismos procedimiento del

experimento anterior para causar el movimiento de la placa de madera; se registran los valores

agregados al plato que causan el movimiento de la placa y se realiza el cálculo de la normal a la masa1 y

a la masa 2.

INTRODUCCIÓN

La dinámica permite conocer la relación que hay entre el movimiento y los cambios que se producen en

él como causa de la fuerza, teniendo en cuenta la masa de los objetos estudiados; Se han publicado tres

leyes que explican las causas del movimiento; La primera ley justifica que si la fuerza neta sobre un

cuerpo es cero, su movimiento no cambia. La segunda ley relaciona la fuerza con la aceleración cuando

la fuerza neta no es cero. La tercera ley es una relación entre las fuerzas que ejercen dos cuerpos que

interactúan entre si1 (acción y reacción); La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto

de fuerza enunciando que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que

adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que se

puede expresar la relación de la siguiente manera:

Las fuerzas de contacto estudiadas más comunes son: la fuerza normal que se define como un empujón

que ejerce una superficie sobre el objeto de manera perpendicular por esta; la fuerza de fricción paralela

a la superficie y en sentido contrario al movimiento; la fuerza de tención que actúa como un tirón

ejercido sobre un objeto por una cuerda; y el peso, que es el tirón producido por acción de la gravedad.

En este informe se hace especial énfasis en la fricción que se define como una fuerza de oposición o

resistencia al movimiento; surge como consecuencia de la fuerza de atracción entre las moléculas que

forman dos superficies en contacto, teniendo en cuenta que a pesar de que una superficie tenga aspecto

F = m a

liso, a escala atómica es áspera y rugosa; así que al producirse contacto entre las dos superficies se tocan

las asperezas, la fuerza normal ejercida por la superficie se produce en esas asperezas donde la fuerza

por unidad de área es muy grande; cuando la fuerza normal aumenta conduce a que el área de contacto

microscópica aumente, la fuerza de fricción es directamente proporcional a la fuerza normal.2

La fricción cinética Fk ocurre cuando un objeto se desliza sobre otro, actuando en la dirección contraria a

la velocidad del objeto; esta fuerza es aproximadamente proporcional a la fuerza normal entre las dos

superficies y se expresa como:

Donde µk es el coeficiente de fricción cinética y n corresponde a la fuerza normal; también existe una

fricción estática , que se refiere a una fuerza paralela entre las dos superficies que surge incluso cuando

no están en deslizamiento y tiene que ver con el hecho de no permitir que suceda movimiento a pesar

de que se le aplique una fuerza al objeto, sin embargo si se le aplica al objeto una fuerza lo

suficientemente importante, el objeto se moverá aumentando la fuerza de fricción cinética; observando

de esta manera que es más fácil evitar que un objeto pesado se deslice que hacer que comience a

deslizarse. La fricción estática se expresa como3:

Fk = µkn

Fs ≤ µsn

DISPOSITIVO EXPERIMENTAL

Con el objetivo de analizar el comportamiento de la fricción se realizan dos experimentos donde se utiliza el

dispositivo presentado en la figura 1; el cual consiste en dos tiras de madera unidas por 1 bisagra metálica en ambos

extremos para darle rigidez, en uno de sus extremos se sitúa una polea unida al extremo vertical del plano inclinado.

Este dispositivo experimental  también cuenta con un transportador montado en la base con una escala circular

graduada de 0 a 45° para medir el ángulo de la inclinación y de la escala vertical graduada en centímetros para

medir la altura. La inclinación del plano de madera se puede ajustar mediante una abrazadera fija en lateral del

plano; mediante una cuerda se sujeta el plato donde se sostiene el peso; este dispositivo se acomoda sobre la

horizontal en un ángulo llano; sobre la tira de madera se sitúa una placa de madera de la cual es atada a una cuerda

que a su vez en el extremo opuesto se encuentra unida a un plato que se deja suspendido en el aire al que se le

agregan diferentes masas, produciendo un tirón que causa movimiento de la placa de madera, registrando el valor

correspondiente a la menor masa posible que causa este movimiento; luego se le agregan otras masa sobre la

placa de madera y se registra el valor de la masa agregada en el plato que causa el movimiento de la placa de

madera; las masas utilizadas se encuentran registradas en la tabla 2(toma de datos y resultados en el plano

totalmente inclinado) donde se halla la normal de las m1(masa1) y la m2(masa2.

Figura1: dispositivo utilizado en la práctica

RESULTADOS Y ANÁLISIS

Figura 1(diagrama de montaje experimental)

Diagrama de fuerza para la masa M

(1)

(2)

Diagrama de fuerza para m

(3))

Como se asume que no hay aceleración en el sistema entonces de la ecuación 3 obtengo:

(4)

Remplazando la ecuación 4 en 1 y despejando m se obtiene:

Despejando N de la ecuación 2 y multiplicando por se obtiene:

Remplazando * en la ecuación 6 se obtiene:

Sustituyendo la ecuación 7 en 5 se obtienen dos situaciones:

A) Si m tiende a subir ff es positivo y m será máximo

B) Si m tiende a bajar ff es negativo y m será mini

Al sumar las ecuaciones 8 y 9 se obtiene

Tabla1(toma de datos y resultados de laboratorio)

ϴ (grados)m min (kg)m max (kg)(m min +m max)/2 (kg)Msenϴ (kg)

100,01290,02350,01820,0174

150,01980,03190,02590,0259

200,02750,04080,03420,0342

250,03510,05090,04300,0423

300,04150,05850,05000,0500

350,04910,06620,05770,0574

400,05520,07290,06410,0643

450,06010,08020,07020,0707

M0,1

Tabla 2 (toma de datos y resultados en el plano totalmente horizontal)

Masa en el plano M

(kg)

0,0832 0,0265 0,0298 0,0344 0,0302 0,8154 0,29629

0,1832 0,0531 0,0531 0,0531 0,0531 1,7954 0,52038

0,2832 0,0777 0,0777 0,0777 0,0777 2,7754 0,76146

Masa colgada Mc (kg) Mc͞

(kg)

N de la masa M

(N)

Mc͞ * g = ff

(N)

CONCLUSIONES

 Se determino que el ángulo de inclinación del plano es directamente proporcional a la

masa utilizada.

 Se determino

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