Carga Por Friccion (fisica)

06/11/12

CARGA POR FRICCION. Lina Marcela Petro Naranjo, Jorge armando cogollo castro, Mario Alberto viña pico. Juan Fernando Ruiz, Katy Paola pacheco Rodríguez, Milton García Ramírez Departamento de Física y Electrónica Universidad de Córdoba, Montería Prof. Daniel Ricaurte Aguas RESUMEN determinar experimentalmente las características de carga por fricción, se procedió a realizar un experimento que comprendió dos partes. En la primera parte se utilizaron las barras de acrílico y de polipropileno, y una lámpara de efluvios, con la cual se determinó la clase de cargas que tenían las varillas al frotarlas. La segunda parte consistió en poner una placa de acetato sobre una placa de policarbonato en la que se froto por encima de esta con una hoja de papel, luego se tomó la lámpara de efluvio para determinar las cargas de las placas de policarbonato luego de ser frotadas. En esta misma parte se tomó una barra de polipropileno y se froto uno de los extremos de la barra con una hoja de papel, simultáneamente se frotaba la placa de acetato con otra hoja de papel, se montó la barra frotada en el electroscopio y se acercó la placa de acetato al extremo frotado de la barra, lo mismo para la placa de policarbonato, para determinar las cargas de estas. Por último se descargaron las placas, luego se colocaron sobre una hoja de papel y sobre ella se froto con otra hoja la placa, simultáneamente se froto un extremo de la barra de polipropileno, se ubicó en la balanza eléctrica, y se acercó la lámina de acetato sobre la parte frotada de la barra de polipropileno, para determinar las cargas Para

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CARGA POR FRICCION Lina Marcela Petro, Jorge Armando Cogollo, Mario Alberto Viña, Juan Fernando Ruiz, Katy Paola Pacheco, Milton García.

CARGA POR FRICCION La fricción tiene ciertos efectos eléctricos los cuales ya conocemos; algunos ejemplos se presentan cuando acariciamos un gato, cuando nos peinamos (si lo hiciéramos a oscuras podríamos ver y oír las chispas eléctricas), cuando nos deslizamos sobre la cubierta de plástico del asiento de un automóvil estacionado, etc. En estos casos se transfieren electrones por fricción cuando un material rosa con otro, lo que se conoce como carga por fricción. Se puede transferir electrones de un material a otro por simple contacto. Cuando ponemos la barra cargada en contacto con un objeto neutro se transfiere una parte de la carga a esta. Este método de carga se conoce simplemente como carga por contacto. Si el objeto es buen conductor , la carga se distribuye sobre toda su superficie porque las cargas iguales se repelan entre sí. Si se tratan de un mal conductor puede ser necesario tocar con la barra. Barias partes del objeto para obtener una distribución de carga más o menos uniforme. Cuando frotamos un aislante con cierto tipo de materiales algunos electrones son transferidos del aislante al otro material o viceversa de modo que cuando se separan ambos cuerpos quedan cargados. En la carga por fricción se transfiere gran cantidad de electrones porque la fricción aumenta el contacto de un material con el otro. Los electrones más internos de un átomo están fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, pero los más externos de muchos átomos están unidos muy débilmente y pueden desalojarse con facilidad. La fuerza que retiene a los electrones exteriores en el átomo varia de una sustancia a otra. Por ejemplo los electrones son retenidos con mayor fuerza en la resina que en la lana, y si se frota una torta de resina con un tejido de lana bien seco, se transfieren los electrones de la lana a la resina. Por consiguiente la torta de resina queda con un exceso de electrones y se carga negativamente. A su vez, el tejido de lana queda con una deficiencia de electrones y adquiere una carga positiva. Los átomos con deficiencia de electrones son iones, iones positivos porque, al perder

electrones (que tienen carga negativa), su carga neta resulta positiva. EJEMPLO A: Si frotamos una barra de plástico sobre cuero o lana, algunos electrones pasan del cuero o lana hacia la barra de plástico, debido a que el plástico es más electro afín que el cuero o la lana. De este modo, la barra tiene exceso de electrones y el cuero o lana tienen deficiencia de electrones. Por tanto, la barra adquiere carga negativa por exceso de electrones y el cuero o lana adquieren carga positiva por deficiencia de electrones. EJEMPLO B: Si frotamos una barra de plástico sobre seda, algunos electrones pasan de la barra de plástico hacia la seda, debido a que la seda es más electroafín que el plástico. De este modo, la barra tiene deficiencia de electrones y la seda tiene exceso de electrones. Por tanto, la barra adquiere carga positiva por deficiencia de electrones y la seda adquiere carga negativa por exceso de electrones. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO Montaje y procedimiento parte 1: 1. Sujetar fuertemente la varilla gris (polipropileno) por un extremo, y frotar enérgicamente el otro extremo con el papel. 2. Coger la lámpara de efluvios por uno de los casquillos metálicos, y tocar con el otro casquillo el extremo de la varilla que se ha frotado (figura 1). Observa los electrodosde la lámpara. 3. Realizar el mismo experimento con la varilla acrílica.

Figura 1 2

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Procedimiento parte 2: Poner la grapa en el centro de la varilla de polipropileno, frotar enérgicamente una de sus mitades con papel, y Colgarlo del electroscopio como se ve en la figura 2, sin tocar con nada la parte frotada. Así se monta una "balanza eléctrica", con la que se pueden demostrar lasCargas eléctricas. El extremo frotado de la varilla será atraído y repelido por objetos cargados eléctricamente. Procedimiento: 1) Colocar la hoja de acetato sobre la placa de policarbonato y frotar enérgicamente con el papel. Coger las dos juntas y separar las hojas. Tocar con uno de losextremos metálicos de la lámpara de efluvios (figura2). Observar los electrodos de la lámpara. Repetir el experimento, pero con placa de policarbonato.

Figura 3. 2. Realizar el experimento igual que en 1, pero utilizar la “balanza eléctrica" (figura 3) para demostrar la carga. Aproximar la hoja y la placa al extremo frotado de la varilla que está colgada, y observarla. 3. Descargar la hoja de acetato y la placa por separado, cogiéndolas entre las palmas de las manos y apretándolas fuerte. Colocar la hoja sobre papel, y frotarla con el otro papel. Comprobar con la balanza y con lalámpara de efluvios la clase de carga que tiene. Realizar el mismo proceso con la placa. RESULTADOS.

Figura 2

De primera parte de la práctica se pudo determinar que la barra de acrílico luego de ser frotada con el papel se cargó positivamente, esto se dedujo al poner en contacto la barra con un extremo de la lámpara de efluvios notando que la chispa se produjo del lado opuesto al contacto. Teniendo en cuenta que del lado donde se genera la chispa tiene carga negativa. Al hacer el mismo procedimiento para la barra de polipropileno se llegó a la conclusión de que esta se cargó negativamente debido a que la chispa de la lámpara se encendió del lado de contacto con la barra. Para la segunda parte del procedimiento donde se utilizó una hoja de acetato y una de policarbonato las cuales se sometieron a fricción, al poner en contacto la lámpara de efluvios con la hoja de policarbonato la chispa encendió del lado opuesto del contacto, lo cual indico que la carga era positiva, por el contrario en la prueba con la placa de acetato se obtuvo una carga negativa, ya que la chispa se dio del lado de contacto de placa con la lámpara. 3

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En el siguiente paso de la segunda parte, en el cual se utilizó el electroscopio, primo se froto un extremo de la barra y a la vez se froto la placa de acetato, una vez hecho el montaje, se acercó la placa de acetato al extremo cargado de la barra y se notó una repulsión entre estas, por lo cual se dedujo que sus cargas eran iguales. ( la barra de polipropileno y la placa de acetato estaban cargadas negativamente como se pudo determinar en la primera parte de la práctica). Al repetir el mismo procedimiento con la placa de policarbonato se observó atracción entre la barra de polipropileno y la placa, deduciendo que la naturaleza de sus cargas era opuesta. ( la placa de policarbonato estaba cargada positivamente, y la barra de polipropileno negativamente. Esto se determinó en las secciones anteriores). Por último se descargó la hoja de acetato y la placa de policarbonato, luego se colocan cada una de las placas sobre una hoja de papel y se frotan con otra hoja. Simultáneamente se frota la barra de polipropileno y se ubica en la balanza eléctrica y se acerca la hoja de acetato al extremo frotado de la barra y se observó que entre estas hubo una fuerza de repulsión lo cual indico que sus cargas eran iguales.

ANÁLISIS Parte 1:

1. ¿Qué puedes concluir de lo que has observado sobre las cargas de las dos varillas? De lo observado se puede deducir que las cargas de cada varilla luego de ser frotadas, son diferentes, ya que la carga de la varilla de polipropileno fue negativa, y la carga de la varilla de acrílico fue positiva. Esto se deduce de la observación de la chispa en la lámpara de efluvios al poner en contacto cada varilla con ésta. Parte 2: 1) ¿Qué puedes saber sobre la carga de la hoja y de la placa por la lámpara de efluvios? R// Según lo observado se puede deducir que la carga que se obtuvo de la placa y de la hoja al frotarse fue la siguiente:

HOJA DE ACETATO Y PLACA DE POLICARBONATO: la hoja de acetato obtuvo una carga negativa, ya que al hacer contacto con la lámpara de efluvios (tubito de neón) esta encendió del lado del contacto, lo que hace suponer que la placa transfirió electrones que ionizó al gas neón, lo contrario sucede con la placa de policarbonato que obtuvo carga positiva. Se llega a esta conclusión debido a que la chispa encendió del lado opuesto del contacto. 2) Compara los resultados de este experimento con los del primero. R// Se obtuvieron resultados similares, ya que al frotar la varilla de polipropileno y de acrílico con el papel y hacer contacto inmediatamente con la lámpara de efluvios, se obtuvieron cargas diferentes para cada varilla. Lo mismo que sucedió con la placa de policarbonato y el acetato. Resultados que se determinaron luego de observar del lado en que encendió la chispa; teniendo presente que del lado en que enciende es siempre negativo. También se pudo comprobar con la balanza eléctrica estos resultados. 3) ¿Qué clase de carga has visto en los objetos frotados, la hoja y la placa? ¿Concuerdan los resultados con los de las dos primeras partes del experimento? ¿Cómo podemos explicar la diferencia de los resultados? R// Cuando se frotan la hoja y la placa por separado con el papel, la hoja de acetato queda cargada negativamente, lo que se comprueba al observar que la barra de polipropileno y la hoja se repelen ( cabe notar que en la primera parte de la practica se determinó que la barra quedo cargada negativamente). Por otro lado la placa quedó cargada positivamente, esto se determinó al observar que al acercar la placa de policarbonato a la varilla de polipropileno, éstas se atraen (recordando que la varilla de polipropileno estaba cargada negativamente). Los resultados concuerdan con los obtenidos en la primera parte de la práctica. Además éstos se pueden explicar a través de la ley de Coulomb que dice que las cargas opuestas se atraen y las iguales se repelen. estas quedan cargadas negativamente, ya que encienden la

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lámpara de efluvio. al comparar los resultados de las dos primeras partes estas no concuerdan pues si la hoja y la placa quedan cargadas negativamente deben repeler la varilla de la balanza eléctrica, lo cual no ocurre, ya que lo pasa es todo lo contrario, se atraen. CONCLUSION

REFERENCIAS 

SERWAY, Raymond a. y JEWETT, John w. Física para ciencias e ingeniería con física moderna, vol. 2, séptima edición. Cengage learning editores, 2009.

De las anteriores practicas se puede concluir que los objetos cargados eléctricamente se pueden atraer o repeler dependiendo del tipo de carga que estos posean ya sea positiva o negativa. Cuando interactúan cargas del mismo signo, están se repelen y cuando interactúan cargas de diferente signo, estas se atraen. Estos movimientos o comportamientos son generados por fuerzas creadas por las cargas eléctricas las cueles son de la misma naturaleza.

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