Medición de los coeficientes de friccion estatico y cinetico para 3 distintas superficies sobre metal

Medición de los coeficientes de friccion estatico y cinetico para 3 distintas superficies sobre metal

Jeison Celeita1- Carlos Ordoñez2- Manuela Vera3- Sergio Yañez4

RESUMEN

Determinar el coeficiente de fricción estático y dinámico entre dos superficies sólidas cuando se emplea el método del plano inclinado y horizontal. La medición es realizada por medio de un tribómetro con superficie de acero. Los resultados muestran que los instrumentos empleados pueden ser adecuados en el cálculo de estos coeficientes ya que el coeficiente dinámico entre acero-madera da como resultado 0,2456 con un error porcentual de 18,13% y entre acero-acrílico resulta de 0,1741 con un error porcentual de 7,41% y para el coeficiente estático resulta de 0,299 entre el acero-madera y acero-acrílico de 0,265con un error porcentual de  50,1%, 76,6% respectivamente

Palabras claves: Coeficiente estático, coeficiente cinemático, normal, fuerza normal

MARCO TEÓRICO

Utilizando la primera ley de Newton,

F = ma

Podemos deducir a base del Fig 1 que se puede descomponer el peso de la siguiente manera:

[pic 1]

 [1][pic 2]

La fuerza de rozamiento o fricción entre dos cuerpos aparece aún sin que exista movimiento relativo entre ellos.

[pic 3]

FIGURA N°1 Plano inclinado para calcular el coeficiente de rozamiento estático

Aplicamos la segunda ley de newton, como no hay movimiento vertical la sumatoria de fuerzas será igual a cero

[pic 4]

[pic 5]

[2][pic 6]

De la ecuación anterior podemos concluir que la normal siempre será w*cosθ en un plano inclinado

[pic 7]

[pic 8]

[3][pic 9]

[2] dividido en [3]

[pic 10]

[pic 11]

[4][pic 12]

Para hallar  en superficie horizontal el bloque de masa M se desplaza a velocidad constante[pic 14]
FIGURA N°2: Diagrama de cuerpo libre para calcular el[pic 13][pic 15]

En la Fig 2 el bloque se encuentra suspendido tiene las siguientes fuerzas:

[pic 16]

[pic 17]

    [7][pic 18]

Las fuerzas encontradas en el bloque com masa M son las siguientes:

[pic 19]

   [8][pic 20]

     [9][pic 21]

[pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Para hallar el coeficiente cinético se ubica un objeto que reposa sobre una superficie horizontal, conectado mediante una cuerda que pasa por una polea a un porta pesas de masa (x), se realizan varias configuraciones de las masas para que el objeto inicie un movimiento con velocidad constante.

Para hallar el coeficiente de fricción se instaló la tabla de metal de inclinación graduable, donde se coloca un objeto con determinada masa, esta superficie es sometida a un cambio de ángulo  gradualmente respecto a la horizontal de tal  modo que la masa empiece su movimiento obteniendo una velocidad constante, justo en ese instante se registra el ángulo y la masa del objeto requeridos en el montaje. (ver figura 3).  se hacen más configuraciones de masas y se realiza nuevamente el proceso anterior.

Estos 2 procedimientos se realizan en varias ocasiones modificando la superficie de contacto del objeto con 3 materiales (madera, acrílico y goma) y sus masas para verificar la variabilidad de los coeficientes de rozamiento de cada material.

[pic 25].
FIGURA N°3: Plano horizontal para calcular el coeficiente de rozamiento dinámico

RESULTADOS

Para hallar la incertidumbre de la fuerza en Newtons en la práctica se observó que, la masa pesada en la balanza de triple brazo tenía una incertidumbre de 0,05 gramos. Es decir 0,00005 kg. Entonces se obtuvo que:

F= m*g(9,8*0,00005) =0,00049N[pic 26]

m= = = 5kg[pic 27][pic 28][pic 29]

Para el coeficiente de rozamiento cinético.

Tabla N°1 Datos de las masas  (m) y (kg) en movimiento uniforme para la superficie de madera.

[pic 32]

FIGURA N°4: Gráfica de la masa aplicada contra  del objeto con respeto a la madera-acero

Tabla N°2: Coeficientes establecidos para las superficies en contacto experimentales

Como el coeficiente cinemático experimental resulta para el acero-madera 0,2456

[pic 33]

El error porcentual para el acero- madera resulta de 18,13%

Tabla N°3: Datos de las masas  (m) y (kg) en movimiento uniforme para la superficie de acrílico.

[pic 36]

FIGURA N°5: Grafica de la fuerza aplicada contra el peso del objeto con respeto a la acrílico-acero

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