reporte 3 de fisica

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Universidad Francisco Gavidia Facultad de Ingeniería y Arquitectura Asignatura: Laboratorio de Física Instructor de Laboratorio: Ing. Julio Rodríguez Grupo de laboratorio: No. 04 Día y fecha de la Práctica: miércoles 13 de abril de 2011 Horario: 4:30pm a 6:30pm Practica No: 03 Nombre de la Práctica: Coeficiente de Fricción Estática Integrantes de grupo Nombre N° De Carnet Grupo Clase Karla Cecilia Flores López FL100110 02 Alexander Rigoberto Solórzano Ramírez SR100810 02 Raúl Eduardo Hernández Pérez HP100310 02 Yefri Ronaldi Pérez López PL100110 02 Evaluación de reporte Elemento % Nota Portada 2.0 Índice 2.0 Resumen 5.0 Introducción Teórica 2.0 Equipo y material utilizado 2.0 Procedimiento y esquemas 5.0 Datos Obtenidos y cálculos realizados 20.0 Cuestionario 30.0

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Page 1: Reporte 3 de Fisica

Universidad Francisco Gavidia

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Asignatura: Laboratorio de Física

Instructor de Laboratorio: Ing. Julio Rodríguez Grupo de laboratorio: No. 04

Día y fecha de la Práctica: miércoles 13 de abril de 2011 Horario: 4:30pm a 6:30pm

Practica No: 03

Nombre de la Práctica: Coeficiente de Fricción Estática

Integrantes de grupo

Nombre N° De Carnet Grupo ClaseKarla Cecilia Flores López FL100110 02

Alexander Rigoberto Solórzano Ramírez SR100810 02Raúl Eduardo Hernández Pérez HP100310 02

Yefri Ronaldi Pérez López PL100110 02

Evaluación de reporte

Elemento % NotaPortada 2.0Índice 2.0Resumen 5.0Introducción Teórica 2.0Equipo y material utilizado 2.0Procedimiento y esquemas 5.0Datos Obtenidos y cálculos realizados 20.0Cuestionario 30.0Conclusiones 30.0Bibliografía. 2.0Nota global

San Salvador 26 de Abril de 2011

Page 2: Reporte 3 de Fisica

INDICE

RESUMEN________________________________________________________1

INTRODUCCIÓN TEORICA___________________________________________2

MATERIAL Y EQUIPO UTLIZADO______________________________________5

PROCEDIMIENTO__________________________________________________6

DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS__________________________________8

CUESTIONARIO___________________________________________________10

CONCLUSIONES__________________________________________________13

BIBLIOGRAFIA____________________________________________________14

Page 3: Reporte 3 de Fisica

RESUMEN

En esta práctica se supo como calcular el coeficiente de fricción estática para

hacer esto se utilizo un plano inclinado así como también unas poleas y material

adecuado para la práctica, primero se coloco el trozo de madera sobre un plano

no inclinado y se le ato el cordel a uno de sus extremos este cordel paso por una

polea y en el otro extremo (del cordel) se le coloco el porta pesas con unos pesos

asignados después se hizo el cálculo matemático para calcular el coeficiente,

seguidamente se hizo el mismo proceso solo que esta vez se le dio vuelta al taco

de madera para que este quedara con el lado de goma sobre la superficie del

plano.

También se cálculo el coeficiente de fricción en un plano inclinado para esto se

uso el plano inclinado proporcionado por el laboratorio y se le coloco el taco de

madera al plano luego a este (el taco) se le asignaron pesos y el plano se inclino a

modo de que el taco empezara a deslizarse cuando este se deslizaba se midió el

ángulo y se calculo el coeficiente de fricción a través de cálculos matemáticos.

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Page 4: Reporte 3 de Fisica

INTRODUCCIÓN TEORICA

Coeficiente de fricción estática es decir todo cuerpo que esta en constante

movimiento pero que a su vez esta opuesto a una serie de fuerza que se opone a

la trayectoria tomando en cuenta la superficie dependiendo del peso que se esté

ejerciendo como un término dependiente.

Como se pudimos observar en la práctica con el uso de dos cuerpos que se

deslizaban sobre una rampla la cual podíamos darle cierto Angulo de inclinación

para ver que cual de las dos tenía un coeficiente de fricción mayor

Donde se pudo observar que el trozo de madera que no tenia hule abajo era el

que tenia un coeeficiente friccion mayor ya que este necesitava poco angulo de

inclinacion pera que se moviese y asi poder generar una friccion…

Seguimandte se uso el otro trozo de madera el cual poseia una sierta cantidad de

hule en la parte inferior lo que le permitia que este tubiese que ser mayor el

angulo de incclinacion para que se diera un movimiento lo cual permitiria que

existiera friccion..

Tomando en cuenta que el peso que se ejerce sobre el cuerpo es el que permite

asu ves que se de este tipo de frincion.

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Page 5: Reporte 3 de Fisica

Fuerza de fricción estática

La fuerza de fricción entre dos cuerpos aparece aún sin que exista movimiento

relativo entre ellos. Cuando así sucede actúa la fuerza de fricción estática, que

usualmente se denota como y su magnitud puede tomar valores entre cero y un

máximo, el cual está dado por

sf Nfssμ=max(1)

Dondesμ es el coeficiente de fricción estático y es la fuerza normal.N

En el caso particular, de un objeto en reposo sobre un plano inclinado, como se

ilustra en la figura 1. De acuerdo al diagrama de fuerzas, sobre este cuerpo actúan

tres fuerzas: La normal, el peso Wy la fuerza de fricción estática .Ns f

Dado que el objeto está en reposo, a partir del diagrama de fuerzas se encuentran

las ecuaciones:

0=−=ΣsxfmgsenFθ (2)

Σ=−=0cosθmgNFy (3)

Si se aumenta el ángulo de inclinación gradualmente, hasta que el valor cθ ángulo

al cual el objeto está a punto de iniciar su movimiento, la fuerza de fricción estática

alcanza su valor máximo dado por la ecuación (1). Despejando la fricción y la

normal, se tiene:

Csmgsenfθ=max

CmgNθcos=

y sustituyendo en la ecuación (1) se obtiene:

Csθμtan= (4)

Esta ecuación, permite determinar el coeficiente de fricción estática entre dos

Materiales en contacto.

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Page 6: Reporte 3 de Fisica

Fuerza de fricción Cinética

Fricción cinética es proporcional a la fuerza normal N, siendo k la constante de

Proporcionalidad, esto es, f = N.

Para ilustrar las fuerzas de fricción, suponga que intenta mover un pesado

mueble sobre el piso. Ud. empuja cada vez con más fuerza hasta que el mueble

parece "liberarse" para en seguida moverse con relativa facilidad.

Llamemos f a la fuerza de fricción, F a la fuerza que se aplica al mueble, mg a su

peso y N a la fuerza normal (que el piso ejerce sobre el mueble).

Coeficiente de fricción

El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción expresa la oposición al

movimiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto. Es un

coeficiente a dimensional. Usualmente se representa con la letra griegaμ (mu).

La mayoría de las superficies, aún las que se consideran pulidas son

extremadamente rugosas a escala microscópica. Cuando dos superficies son

puestas en contacto, el movimiento de una respecto a la otra genera fuerzas

Tangenciales llamadas fuerzas de fricción, las cuales tienen sentido contrario a la

fuerza aplicada. La naturaleza de este tipo de fuerza está ligada a las

interacciones

de las partículas microscópicas de las dos superficies implicadas.

El valor del coeficiente de rozamiento es característico de cada par de materiales

en

contacto; no es una propiedad intrínseca de un material. Depende además de

muchos factores como la temperatura, el acabado de las superficies, la velocidad

relativa entre las superficies, etc.

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Page 7: Reporte 3 de Fisica

MATERIAL Y EQUIPO UTLIZADO

1 Plano Inclinado 1 Taco de Madera

1 Polea de Prensa Porta pesas

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Page 8: Reporte 3 de Fisica

Pesas de Ranura 1m de Cordel

PROCEDIMIENTO

Parte 1: Determinación del coeficiente de rozamiento estático en un plano

horizontal.

1. Ate un extremo del cordel al taco de madera y páselo por la polea como se

muestra en la figura 3 colocando el taco de rozamiento con la parte de superficie

de madera sobre la mesa.

2. Coloque en el otro extremo del cordel una porta pesas de 10 g y suéltelo.

3. Si el taco no se mueve, colóquele peso al contrapeso hasta que el taco

permanezca en movimiento después de darle un pequeño golpe.

4. Pese en la balanza el peso que originó el movimiento del taco masa (m).

5. Coloque esos valores en la tabla I.

6. Repita los pasos 2-4 agregándole al taco sucesivamente pesos de 50 g hasta

llegar a colocarle 200 g. Complete la tabla I.

7. Calcule el valor del coeficiente dividiendo la fuerza de fricción (T) entre la fuerza

normal (W).

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Page 9: Reporte 3 de Fisica

Parte 2: Determinación del coeficiente de rozamiento estático en un plano

inclinado.

1. Arme el equipo como se muestra en la figura.

2. Coloque el taco al lado que tiene la base de madera, sobre la superficie

metálica y aumente el ángulo de inclinación progresivamente hasta que el taco

comience a moverse, mida y registre este ángulo en la tabla III.

3. Agregue sucesivamente pesas de 50 gramos y determine en cada caso el

ángulo de reposo. Anote los datos en la tabla III.

4. Repita los pasos 8 y 9 con el taco de rozamiento al lado de la goma,

empezando con el taco solo y luego agregando sucesivamente pesas de 10

gramos hasta un total de 40 gramos. Anote los resultados en la tabla IV.

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Page 10: Reporte 3 de Fisica

DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS

TABLA I: Taco de rozamiento madera/ madera

M1 (g) w.(N) M(g) W(N) T[N]

t=Wportapesas+W

W[N]=Wtaco+W1µs=

F1N 1

( TW )0 0 0.05 0.49 0.098 0.49 0.20

50 0.49 0.05 0.49 0.588 0.98 0.60

100 0.98 0.05 0.49 1.078 1.47 0.73

150 1.47 0.05 0.49 1.568 1.96 0.80

200 1.96 0.05 0.49 2.058 2.45 0.84

TABLA II: Taco de rozamiento goma/madera

M1 (g) w.(N) M(g) W(N) T[N]

t=Wporta pesas+W

W[N]=Wtaco+W1µs=

F1N 1

( TW )0 0 0.05 0.49 0.098 0.49 0.20

50 0.49 0.05 0.49 0.588 0.98 0.60

100 0.98 0.05 0.49 1.078 1.47 0.73

150 1.47 0.05 0.49 1.568 1.96 0.80

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Page 11: Reporte 3 de Fisica

200 1.96 0.05 0.49 2.058 2.45 0.84

TABLA III: Resultado de plano inclinado

Madera/acero

M1 (g) W1 (N) W(N)=Wtaco+W1 Θ(grados) Tan θ=µs

50 0.49 0.98 25° 0.46

100 0.98 1.47 23° 0.42

150 1.41 1.96 22° 0.40

200 1.96 2.45 20° 0.36

TABLA IV: Resultado de un plano inclinado

Goma/madera

M1 (g) W1 (N) W(N)=Wtaco+W1 Θ(grados) Tan θ=µs

10 0.098 0.588 40° 0.83

20 0.196 0.646 35° 0.70

30 0.294 0.744 33° 0.64

40 0.392 0.842 30° 0.57

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Page 12: Reporte 3 de Fisica

CUESTIONARIO

1. Investigue la relación que existe entre la fricción y el área de contacto entre las

superficies. Explique.

La relación existente es que la fricción es directamente proporcional a la

fuerza de una superficie contra otra.

2. Explique por qué la distancia de frenado de un camión es mucho más corta que

la de un tren que viaja a la misma velocidad.

Por la adherencia de las llantas del camión al pavimento esto hace que la

distancia de frenado sea corta en cambio en el tren el acero del riel tiene

menor adherencia; otro factor que se ve involucrado es la masa ya que el

camión pesa menos que la maquinaria de un tren.

3. Al intentar detener rápidamente un automóvil sobre pavimento seco, ¿cuál de

los métodos siguientes lo detendrá en el menor tiempo? Oprimir el freno tan fuerte

como sea posible ó trabando las llantas y patinar hasta que se detenga el

automóvil.

Trabar las llantas ya que las llantas son de goma y la fuerza de fricción

actuara para detener el carro

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Page 13: Reporte 3 de Fisica

4. Si fuera posible reducir la fuerza normal a cero, ¿cuánto valdría la fuerza de

rozamiento? Explique.

La fuerza de rozamiento depende del valor de la normal. Se evalúa:

Fr=μ.N

Si N vale cero Fr vale cero.

Este planteamiento seria equivalente a decir que el cuerpo no llega a tocar

la superficie, está flotando. Así pues no roza con nada y no hay ninguna

fuerza de rozamiento.

5. Investigue y ejemplifique en qué situaciones la fricción es útil (3 ejemplos) y en

qué situaciones la fricción no es deseable (3 ejemplos).

ES UTIL:

Los frenos (tanto de bicis, automóviles, trenes, etc.).

los escaladores con las zapatos especiales (es tanta la fricción entre el

calzado y la roca que no resbalan o cuesta más que resbalen).

Cuando se enciende un fosforo.

ES NO DESEABLE:

Es indeseable en mecanica ya que al rozar 2 superficies genera calor y

el calor es perdida termica por lo tanto se pierde rendimiento.

la fricción de las ruedas con el piso ayudan a frenar el automóvil, sin

embargo la resistencia del aire, y las mismas llantas, producen una

desaceleración en el automóvil, por lo cual se necesita pisar más el

acelerador para avanzar más rápido. Si se pisa más el pedal, el

consumo en la gasolina es mayor.

Produce desgaste en la suela de los

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Page 14: Reporte 3 de Fisica

6. En un mundo sin fricción, cuál de las siguientes actividades podría usted hacer

(O no hacer) Explique su razonamiento. a) manejar por una autopista sin peralte;

b) saltar en el aire; c) empezar a caminar en una acera horizontal; d) subir por una

escalera vertical; e) cambiar de carril en una carretera.

No podríamos realizar ninguna de estas actividades, ya que al no existir una

fricción los automóviles patinarían, los seres humanos no podríamos

caminar si no que nos deslizaríamos y con un empujón no pararíamos de

deslizarnos.

7. ¿Por qué es más difícil deslizar un objeto pesado desde una posición de

equilibrio sobre el piso, que mantenerla en movimiento una vez iniciado el

movimiento? Explique.

Debido a la fuerza de fricción ya que esta fuerza es la que se opone al

movimiento siempre y cuando el objeto que se quiera mover este en el piso y

empezar a moverlo así es más difícil en cambio cuando el movimiento ya ha

iniciado el objeto lleva la fuerza con la que la fricción no lo supera

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Page 15: Reporte 3 de Fisica

CONCLUSIONES

La conclusión es que he conseguido medir con bastante exactitud el

coeficiente de fricción entre la pieza metálica y el plano.

Se ha calculado el coeficiente de rozamiento mediante el procesos

explicado en la práctica y se ha comprobado que la fuerza de rozamiento es

menor cuando la superficie de los cuerpos resbalan mejor, en este caso la

superficie de metal resbala mejor que la de madera y por lo tanto el

coeficiente de rozamiento es menor.

Los resultados nos indican que la resistencia que ofrece un cuerpo a iniciar

el movimiento es mayor que la ofrecida a mantenerlo con movimiento

rectilíneo y uniforme.

Se ha comprobado también que el coeficiente de fricción estática es mayor

al de ficción dinámica.

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Page 16: Reporte 3 de Fisica

BIBLIOGRAFIA

McGraw-Hill Interamericana, Física: conceptos y aplicaciones; séptima

edición, Paul E. Tippens

www.wikipedia.org

Young, Hugh D. y Roger A. Freedman, Física universitaria volumen 1,

decimosegunda edición; Pearson educación, México, 2009

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