Fuerza de Friccion y Coeficiente de Friccion

PRACTICA Nº: 57

TEMA:  Fuerza de Fricción y Coeficiente de Fricción Estático

OBJETIVO:

Estudiar el rozamiento entre superficies de diferente naturaleza

Determinar el coeficiente de rozamiento estático

ALCANCE:

MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR

• Dinamómetro de 2N
• Dinamómetro de 5N
• Bloque de madera con gancho
• Bloque de madera con base de caucho con gancho
• Placa de PVC blanca con orificio

FUNDAMENTO

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica), o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ángulo φ con la normal N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto.

El coeficiente de rozamiento estático es igual a la tangente del ángulo del plano inclinado, en el que el cuerpo se mantiene en equilibrio sin deslizar, ello permite calcular los distintos coeficientes de rozamiento, simplemente colocando un cuerpo de un material concreto sobre un plano inclinado del material con el que se pretende calcular su coeficiente de rozamiento, inclinando el plano progresivamente se observa el momento en el que el cuerpo comienza a deslizarse, la tangente de este ángulo es el valor del coeficiente de rozamiento. Del mismo modo conocido el coeficiente de rozamiento entre dos materiales podemos saber el ángulo máximo de inclinación que puede soportar sin deslizamiento.

Valores de los coeficientes de fricción

En la tabla se listan los coeficientes de rozamiento de algunas sustancias donde

μe = Coeficiente de rozamiento estático,

μd = Coeficiente de rozamiento dinámico.

Los coeficientes de rozamiento, por ser relaciones entre dos fuerzas son son magnitudes adimensionales.

PROCEDIMIENTO

FUERZA DE FRICCION ESTATICA

1. Ajuste la escala del dinamómetro de 2N para llevar a cabo mediciones horizontales

1. Enganche el dinamómetro (2N) al bloque de madera y con la superficie grande de madera hacia abajo. Todos los experimentos se harán sobre la placa de PVC

1. Mantenga el dinamómetro paralelo a la superficie de la mesa, tire lentamente de él y haga le lectura de la fuerza aplicada sobre el bloque de madera. Complete la tabla.

1. En la siguiente figura represente las fuerzas aplicadas sobre el bloque de madera

[pic 4]

F = fuerza aplicada

Fa = fuerza de fricción

P = peso

N = fuerza normal de reacción

1. Inicialmente, aplique una fuerza de 0,2N

1. ¿el bloque de madera se movió al aplicar la fuerza de 0,2N? ¿Cuál es la fuerza de fricción Fa? _______

1. Aumente 0,2N a la intensidad de la fuerza 0,2N y complete la tabla

1. Cuando se aumenta gradualmente la fuerza aplicada, se pude notar que el bloque empieza a moverse, ¿Cuál fue el menor valor aproximado de la fuerza aplicada que dio inicio al movimiento del bloque de madera?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

1. ¿Cuál es el valor de la fuerza de fricción estática Fae?

Fae = ______ N

1. Con el dinamómetro de 5N, mida el peso del bloque de madera

P = ________ N

1. ¿Cuál es el valor de la fuerza normal de reacción?

N = ______ N

1. Calcule el coeficiente de fricción estática

            Fae / N = μ e =

COEFICIENTE DE FRICCION ESTATICA

1. Enganche el dinamómetro (2N) al bloque de madera y con la superficie menor de madera hacia abajo. Todos los experimentos se llevaran a cabo sobre la placa de PVC.

1. Mantenga el dinamómetro paralelo a la superficie de la mesa, tire lentamente de él y haga la lectura de la fuerza aplicada sobre el bloque de madera. Complete la tabla.

1. Inicialmente, aplique una fuerza de 0,2N

1. ¿el bloque de madera se movió al aplicar la fuerza de 0,2N?

1. Aumente 0,2N a la intensidad de la fuerza 0,2N y complete la tabla

1. Cuando se aumenta gradualmente la fuerza aplicada, se pude notar que el bloque empieza a moverse, ¿Cuál fue el menor valor aproximado de la fuerza aplicada que dio inicio al movimiento del bloque de madera?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

1. ¿Cuál es el valor de la fuerza de fricción estática Fae?

Fae = ______ N

1. Cuando se reduce el área de la superficie de contacto, ¿Qué sucede con la fuerza de fricción estática?

____________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Con el dinamómetro de 5N, mida el peso del bloque de madera

P = ________ N

1. ¿Cuál es el valor de la fuerza normal de reacción?

N = ______ N

1. Calcule el coeficiente de fricción estática

            Fae / N = μ e =

1. Al considerar el margen de error admitido (5%), ¿se puede afirmar que los valores de los coeficientes de los experimentos son iguales o diferentes?

CONSULTA

Explique a partir de un dibujo como se observan microscópicamente las superficies rugosas entre materiales de diferente naturaleza.

¿Cómo se lograría reducir la rugosidad entre superficies?, ¿existen superficies con coeficiente estático igual a 0?

¿Qué aplicaciones en su profesión tienen los conceptos físicos de rozamiento?

BIBLIOGRAFIA

Douglas, Giancoli. Física Genera

Hallyday y Resnick. Física I y II

SEARS, Zemansky, Young. Física universitaria,Volumen 1. Pearson, Addison Wesley.

Undécima edición. 2004

http://www.fisica.uson.mx/manuales/mecanica/mec-lab10.pdf