Coeficiente De Fricción Viscosa c4jz

Coeficiente de Fricción Estática Instituto España Jesús Milla Selva Asignatura: Física Elemental I Profesor: Julio César Zúniga ©

Curso/Sección: __________________

Nombre: ________________________________________________

Fecha: _________________________

Práctica de laboratorio Duración: 2 horas clase

I.

Referencias: Sears, Zemansky. Física Universitaria. Vol.1. Décima primera edición. PEARSON EDUCACIÓN, México, 2004. Serway R. A. Física para Ciencias e ingenierías. Vol.1. Sexta edición. THOMSON, México, 2004. Suazo M. Guía para práctica de laboratorio Nº4. Coeficiente de Fricción Estática. UPNFM

Objetivos: a. Describir el procedimiento experimental para determinar el coeficiente de fricción estática entre superficies. b. Determinar el coeficiente de fricción estática entre superficies de materiales distintos

II. Teoría resumida: Cuando un objeto está en movimiento, ya sea sobre una superficie o en un medio viscoso como el aire o el agua, hay

çresistencia al movimiento porque el objeto interactúa con su entorno. Esta resistencia se denomina fuerza de fricción, la cual es de carácter eléctrica y paralela a la superficie con la que el objeto está en o, además es opuesta al movimiento del cuerpo con respecto a la superficie. La magnitud de la fuerza de fricción estática entre dos superficies cualesquiera en o puede tener los valores:

f s  s n ; donde la constante adimensional  s se

llama coeficiente de fricción estática y n es la magnitud de la fuerza normal ejercida por una superficie sobre otra. La magnitud de la fuerza de fricción cinética que actúa entre dos superficies es:

f k  k n ; donde  k es el coeficiente

de fricción cinética. Para un modelo idealizado aun cuando el coeficiente de fricción cinética pueda variar con la rapidez, se desprecia cualquier variación. Los coeficientes de fricción son casi independientes del área de o entre las superficies, se podría esperar que al poner un objeto sobre un costado con mayor área podría aumentar la fuerza de fricción. Si bien esto proporciona mas puntos en o, lo que provoca que el peso del objeto se extienda sobre un área mayor, de modo que los puntos individuales no están tan estrechamente presionados. Estos efectos aproximadamente se compensan entre si, de modo que la fuerza de fricción es independiente del área. Los valores de  s y

k

dependen de la naturaleza de las superficies pero

 k es generalmente menor que  s .

III. Materiales y equipo: 

Plano inclinado



Superficies de materiales distintos



Guía de laboratorio Nº 4

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IV. Problema : Considere un bloque de masa m en reposo sobre la superficie de un plano inclinado y rugoso. El ángulo de inclinación de la superficie, respecto a la horizontal, es

.

El Angulo de inclinación se

incrementa gradualmente hasta alcanzar un valor máximo o critico para

 , justo lo necesario para que

el bloque comience a moverse hacia debajo de la pendiente. Partiendo de estos hechos determine el coeficiente de fricción estática asociado a las superficies del bloque y del plano que se encuentran en o.

V. Procedimiento experimental: a. Escoja la rampa con el material que le interesa y colóquela sobre la plataforma del plano inclinado con la superficie de interés orientada hacia arriba. Escoja también el bloque con el material que le interesa y coloque esa superficie en o con la superficie de la rampa. El bloque debe colocarlo cerca del borde superior de la rampa. b. Usando el brazo del aparato levante suavemente y despacio la plataforma del plano inclinado hasta lograr que el bloque inicie el movimiento de traslación respecto a la superficie de la rampa. Cuando eso suceda mantenga el plano en esa posición mientras fija el ángulo, regulando las tuercas respectivas. c.

Con ayuda del eclímetro mida el ángulo de inclinación del plano y anótelo en la casilla correspondiente de la tabla de registro de datos.

d. Afloje de nuevo las tuercas requeridas para que el plano inclinado descanse en su posición normal y repita esta operación y los pasos requeridos hasta completar 5 mediciones del ángulo crítico para la misma pareja de superficies. e. Escoja otras parejas de superficies y complete la tabla de registro de datos, en las casillas que se refieren a los ángulos críticos.

Tabla de registro de datos Parejas de Superficies

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Ángulos Críticos (º)

1

2

3

4

Resultados

5

C

s

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VI.

Cálculos a. Presente aquí todos sus cálculos o un resumen de ellos para determinar los valores de las masas A y B.

VII. Cuestionario a. ¿Qué relación matemática se utiliza para describir la fuerza de rozamiento estática, originada por el o de dos superficies, en términos del coeficiente de fricción estática y la fuerza normal?

b. ¿Cuál es diagrama de cuerpo libre para el objeto que se encuentra sobre el plano inclinado?

c. De acuerdo a la primera ley de Newton del movimiento y en relación al diagrama de cuerpo libre anterior ¿Cómo estaría expresada la fuerza de fricción estática

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f s en términos de la masa m y el ángulo  ?

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d. Si el ángulo de inclinación del plano se incrementa hasta alcanzar el valor crítico

C ,

de tal forma que

fs

alcanza el valor f Smax (fuerza de fricción estática máxima) ¿Cómo queda expresada la relación anterior?

e. ¿Qué ecuación alternativa permite calcular f Smax en términos de

f.

s , m

y

C ?

Si se divide término a término, la ecuación presentada en el inciso d) por la ecuación del inciso anterior, ¿Qué relación final se obtiene para calcular

 s en términos de C ?

VIII. Conclusiones Las conclusiones deben hacer referencia al problema planteado y estar fundamentadas en sus resultados experimentales.

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