INFORME DE LABORATORIO : La Fuerza De Fricción Y La Normal

Resumen:

Este estudio recoge los resultados e ideas acerca de la fuerza de fricción y la normal. Dicha descripción está respaldada por los resultados obtenidos en las pruebas realizadas en el laboratorio, en donde se observo que al aumentar el ángulo de inclinación de la rampa la velocidad del bloque disminuía con relación a la masa de las pesas, también se observo que al aumentar la masa de las pesas, la velocidad del bloque aumenta con relación al ángulo de la rampa. Por medio de sus medidas y su análisis, se obtuvieron resultados significativos al relacionar las cantidades útiles en la descripción dela fuerza de fricción del bloque.

Introducción:

En este laboratorio se va a explicar la fuerza de fricción y la fuerza normal. Cuando se le aplica una fuerza a un cuerpo, para que se mueva sobre la superficie, se ejerce una fuerza de fricción cinética que se opone al sentido del movimiento. Las características de esta fuerza se definen como un vector de fuerza que se opone al sentido del movimiento y depende de la naturaleza de la superficie. Se explicarán las relaciones de fuerza de fricción y fuerza normal con respecto al tiempo en un ángulo de inclinación y masa determinada.

Objetivos:

Determinar la fuerza de ficción y la fuerza normal del bloque para cada ángulo de inclinación y para cada una de las masas de las pesas.

Determinar el coeficiente de fricción cinética de la madera sobre aluminio.

Compara los valores teóricos y los valores experimentales de la fuerza de fricción entre la madera y el aluminio.

Determinar el error entre los resultados del experimento.

Marco Teórico:

En el siglo XVII Guillaume Amontons, físico francés, redescubrió las leyes del rozamiento (estudiadas inicialmente por Da vinci), estudiando el deslizamiento seco de dos superficies planas. Las conclusiones de Amontons son esencialmente las que estudiamos en los libros de Física General:

La fuerza de rozamiento se opone al movimiento de un bloque que desliza sobre un plano.

La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el bloque.

La fuerza de rozamiento no depende del área aparente de contacto.

El científico francés Coulomb añadió una propiedad más

Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad.

En sólidos la fuerza de rozamiento, se define matemáticamente como:

F_r=μF_N

Donde μ, representa el coeficiente de rozamiento cinético o estático, dependiendo si el objeto de mueve o no; para hallar el valor de este es posible despejarlo de la ecuación anterior:

μ=F_r/F_N

Por lo que debe diseñarse una experiencia en la que se puedan identificar estas dos fuerzas, como la siguiente.

Movimiento del bloque a lo largo del plano, hacia arriba

La ecuación del movimiento del bloque que cuelga de masa m2 es

T-m_2 g=-m_2 a (1)

De donde la tensión Tsufrida por las dos masas se puede despejar de (1) como:

T=m_2 g-m_2 a (5)

La ecuación del movimiento del bloque de masa m1 que desliza hacia arriba es

T-m_1 g sen⁡〖θ-F_r 〗=m_1 a (3)

La fuerza normal perpendicular al plano es:

N-m_1 g cos⁡〖θ=0 (4)〗

Por lo que puede despejarse la Normal (N) de (4) como:

N=m_1 g cos⁡θ (5)

Ahora para hallar Fr se puede despejar de (3)

F_r=T-m_1 g sen⁡〖θ-〗 m_1 a (6)

Reemplazando (2) en (6) y factorizando se obtiene.

F_r=g(m_2-m_1 sen⁡θ )-a(m_2+m_1) (7)

Para determinar el coeficiente de fricción µ, es posible hacer una gráfica que relacione la Fuerza normal y la Fuerza de Fricción ejercidas sobre el boque de madera en movimiento; el valor de la pendiente de la recta obtenida, se obtiene de la ecuación:

m=y/x

Y corresponde a:

μ_c=F_r/F_N (8)

El valor del error absoluto de la medida de µc es:

%E=(V_reportado-V_experimental)/V_reportado x100 (9)

Materiales:

Rampa de aluminio

Bloque de madera

Masas

Polea

Cuerda

Soporte de masas

Regla

Transportador

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