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Friccion

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Words 1050
Pages 5
Universidad Politécnica de Puerto Rico
Departamento de Ciencias y Matemáticas

Experimento # 7
Fricción

24 de enero de 2012
SCIE-2431-08

Título: Fricción

Objetivos

• Estudiaremos la fuerza de fricción.

• Nos familiarizaremos con los coeficientes de fricción estático y cinético.

• Estudiaremos porqué se utiliza la fuerza normal para determinar la fuerza de fricción y no el peso del cuerpo.

• Calcularemos experimentalmente los coeficientes de fricción estática y cinético.

Metodología
Teoría

Las fórmulas que se utilizaran en el experimento son:
N = (mb + mw) g (N)

fsmax = μs N = Mg (N)

ff = Mg - (M + mb + mw)g ((N)

N = (mb + mw)g (N)

μk = tan Ѳ

Procedimiento
Dibujo esquemático

Listado de Equipo a usarse
1 Pista lineal de aluminio.
1 Medidor de ángulos.
1 taco de madera con diferentes tipos de superficie e hilo.
1 Varilla larga
2 Sujetadores de mesa para varillas
1 Accesorio para levantar el plano de aluminio con la varilla.
1 Computadora con Interface y Programa Data Studio.
2 Para choques para la pista lineal de aluminio.
1 Portapesas
1 Juego de pesas

Montaje del “Smart Pulley”

1 Sujetador para fotocelda
1 Fotocelda con cable desmontable
1 Polea plástica
1 Varilla pequeña para fotocelda
Pasos del Procedimiento

A. Determinación del coeficiente de fricción estático máximo (Mesa horizontal)
1) Con la ayuda del montaje que se presenta en la fig. 1 determine el peso mínimo (Mg) que hace que comience a moverse el taco de madera sin carga adicional. Recuerde que la fuerza de fricción debe estar equilibrada con la fuerza aplicada al taco.
2) Repita el mismo procedimiento añadiendo masas de 100 gramos, 200 gramos, 300 gramos y 400 gramos sobre el taco de madera.
3) Anote todos esos datos en la Tabla 1 y haga un gráfico de fs vs N para calcular el coeficiente de fricción estático máximo con la pendiente de la recta.

B. Determinación del coeficiente de fricción cinemático (Mesa horizontal)
1) Con la ayuda del mismo montaje que se presenta en la fig. 1 determine el peso mínimo (Mg) que hace que el taco de madera se mantenga moviéndose uniformemente sin carga adicional sobre éste.
2) Para lograr mover el taco de madera debe darle un pequeño empujón o golpecito para “romper” la barrera de la fuerza de fricción estática. En la gráfica de f vs F se puede observar que la fuerza de fricción cinética es menor que la fuerza de fricción estática máxima.
3) La polea “inteligente” le servirá para comprobar que el sistema tiene una velocidad constante, por lo que debe instalar el display para observar que mantenga el valor constante.
4) Repita el procedimiento para 100 gramos, 200 gramos, 300 gramos y 400 gramos de carga adicional sobre el taco.
5) Anote todos los datos en la Tabla 2 y haga el gráfico fk vs N para calcular el coeficiente de fricción cinemático con la pendiente de la recta obtenida.
6) Compare el valor de los coeficientes y analice si esos valores están de acuerdo con la teoría.

C. Determinación del coeficiente de fricción cinemático (Plano inclinado)
1) Con la ayuda de un plano inclinado (Figura 2) y el bloque de madera determine el ángulo de inclinación que permita que el bloque se deslice hacia abajo a velocidad constante dándole sólo un ligero golpecito.
2) Con el ángulo máximo al cual el bloque se mantiene en reposo sin darle el golpecito se calcula el coeficiente máximo de fricción estático μs.
3) Con el ángulo que permita se deslice a velocidad constante se calcula el coeficiente de fricción cinemático μk.
4) Note en la figura 2 que la fuerza normal es igual a la componente vertical del peso del bloque.
5) Use un medidor de ángulos para medir los ángulos.
6) Repita el procedimiento anterior con la serie de pesas utilizadas en los procedimientos previos en la mesa horizontal.
7) Calcule la tangente del ángulo de inclinación en cada caso.
8) Compare estos valores del coeficiente con los valores obtenidos en los casos anteriores.
9) Calcule el % de diferencia en cada caso.

Datos y resultados
Tablas de datos
Tablas para el cálculo del coeficiente de fricción estático y cinemático.

Cálculo del coeficiente de fricción estático (g= 9.8 m/s2)
| | | | | | |
|mw (Kg) |0 |0.1 |0.2 |0.3 |0.4 |
| |.331 |.429 |.527 |.625 |.723 |
|N = (mb + mw) g (N) | | | | | |
| |0.64 |0.93 |1.1 |1.3 |1.4 |
|fsmax = μs N = Mg (N) | | | | | |

* Es conveniente expresar la fuerza en términos de g, por ejemplo: 0.1g, 0.2g, etc.
La pendiente de la gráfica fsmax vs N es el valor del coeficiente de fricción estático:

μs = 0.0981x + 0.2329

Cálculo del coeficiente de fricción cinemático (g= 9.8 m/s2)
| | | | | | |
|mw (Kg) |0 |0.1 |0.2 |0.3 |0.4 |
| Mg (N) | .02 g |.04g |.06g |.08g |.10g |
| a(m/s2) | 0.8927 |0.4768 |0.2618 |0.1975 |0.0202 |
| Ff=Mg-(M+ mb + mw)a (N) |0.5149 |0.7256 |0.9609 |1.1619 |1.4561 |
| N = (mb + mw) g (N) |1.35 |2.33 |2.31 |4.29 |5.27 |

* Es conveniente expresar la fuerza en términos de g, por ejemplo: 0.02g, 0.04g,etc.
La pendiente de la gráfica ff vs N es el valor del coeficiente de fricción cinemático:

μk = 0.2319x + 0.2683

Cálculo de μk por medio del ángulo de inclinación del plano. Ѳ: 11°

μk = tan Ѳ = tan(11°) = 0.19

Debe discutir en el análisis de datos y resultados las diferencias obtenidas en los valores de los coeficientes de fricción.
Calcule el porcentaje de diferencia entre los valores del coeficiente de fricción cinemático para cada método utilizado.

%Diferencia de μk =

Ejemplo de cómputos
=
N = (.3374kg + 0) 981 m/s2 = 331 N

fsmax = .065* 9.81m/s2 = 0.65 N

ff = 0.02*9.8 – (0.02 + 337.4 + 0)*0.8927 =.5149 N

N = (.1374 + 0.1)*9.8 = 2.33 N

μk = tan 11° = 0.19

Análisis de resultados
Conclusiones
Referencias
Giancoli, D. C. (2008). Physics for SCIENTIST & ENGINEERS with Modern Physics (4th ed.). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Manual de Laboratorio de Física. Universidad Politécnica de Puerto Rico (1ª Edición)
Autores: Díaz, José; Font, Luis; Maldonado, Carmen y Quispitupa, David.
Editores: John Wiley & Sons, Inc. 2009
http://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3n

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