Informe Rozamiento FIS 100 UMSA

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERÍA

1. Objetivo

General Estudio dinámico y cinemático del rozamiento de los cuerpos en contacto. Específico  Determinar el coeficiente de rozamiento estático µs y cinético µk entre distintos cuerpos sólidos.  Verificación que ambos coeficientes son funciones de la naturaleza de las superficies de contacto.

2. Fundamento Teórico Fricción. La oposición que experimenta un objeto al iniciar el movimiento o mientras está en movimiento en relación con una superficie se conoce como fricción. A diferencia de la gravedad o el electromagnetismo, la fuerza de fricción no es de naturaleza fundamental. Actúa en dirección opuesta a la dirección en la que el objeto o cuerpo está tratando de moverse o moverse.

Diferencias clave entre la fricción estática y dinámica 1.

El factor clave de la diferenciación entre fricción estática y cinética (FIS100L) es que la fricción estática actúa sobre un cuerpo que está en reposo. Por el contrario, la fricción cinética actúa cuando hay un movimiento relativo de dos superficies. Podemos hacerlo más claro si entendemos que un objeto cuando está estacionario no se desliza automáticamente sobre la superficie, por lo que la fuerza de fricción que mantiene estable al Nombre: Univ. Sompero Mendoza David objeto es la fricción Carrera: Ingeniería Civil estática. Si bien, cada vez Docente: Ing. Roberto Parra que hay un movimiento Auxiliar: Univ. Alejandra Lizbeth de un objeto sobre una Fecha de realización de la práctica: 06/04/2023 superficie, la superficie Fecha de entrega: 13/07/2023 también

LABORATORIO DE FISICA I

MOVIMIENTO EN EL PLANO

aplica alguna fuerza de fricción para retardar el movimiento, esta fuerza de fricción es fricción cinética. 2. La fricción estática muestra un ascenso lineal hasta un valor máximo cuando se aplica alguna fuerza externa. Mientras que la fricción cinética muestra una naturaleza invariable y permanece constante independientemente de la fuerza aplicada.

3. La magnitud del coeficiente de fricción estática es comparativamente mayor que la de la fricción cinética. Por lo tanto, la fuerza de fricción que se requiere para mantener el objeto estable es obviamente mayor que la fuerza de fricción que se opone al movimiento del objeto. 4. La fricción estática depende de la magnitud de la fuerza aplicada, mientras que la fricción cinética es independiente de la magnitud de la fuerza aplicada. 5. El rozamiento estático corresponde a la oposición a iniciar un movimiento mientras que el rozamiento cinético es la oposición que se ofrece a algo que ya está en movimiento. 6. El valor de la fricción estática puede ser cero, pero el valor de la fricción cinética nunca puede ser cero. 7. Los diversos ejemplos de fricción estática son un bolígrafo colocado sobre la mesa, una silla en el suelo, un vehículo parado en la carretera, etc. Sin embargo, algunos ejemplos de fricción cinética son el deslizamiento de la caja en el suelo, el movimiento del vehículo en la carretera, escribir cualquier cosa en la pizarra con tiza.

3. Metódica Experimental Procedimiento Inicio determinación de µs

Colocar el cuerpo de madera con pesos sobre el plano inclinado

Aumentar el ángulo θ hasta que el cuerpo empieza a deslizarse

Repetir en superficie más rugosa Registrar el ángulo unas 5 veces

Fin

Inicio determinación de µk

Armar el sistema con las masas requeridas

Dejamos caer la masa 2 en las dos superficies

Repetimos la medición 5 veces Registramos tiempos de caída

Repetir el proceso considerando una cara A Repetir el proceso considerando la otra cara B

Materiales

Fin

      

Plano inclinado Bloques de madera y sobrepesos Regla Prensa Balanza electrónica Hilo inextensible Cronómetro

4. Datos Cálculos y resultados Parte 1: Determinación de µs SUPERFICIE MADERA-MADERA Cuerpo 1: m = 68,1 g

# número de medición θ

Cuerpo 2: m = 117,1 g

# número de medición θ

34⁰

Cuerpo 3: m = 162,6 g

# número de medición θ

30⁰

34⁰

1

34⁰

1

33⁰

1

28⁰

2 2 2

35⁰ 33⁰ 29⁰

Calculando los valores requeridos, considerando los datos de la tabla: ͞ θ1=34⁰ sθ=0.7071 ⁰ Eθ =t ∝ 2

sθ

√n

=2.776

0.7071 =0. 88⁰ √5

θ=34⁰ ± 0. 88⁰

Para la determinación de µs haremos uso de la relación: 0

µs=tan θ=tan 34 ± tan 0.88 µs 1=¿ 0.674 ± 0.015

0

3 3 3

33⁰ 33⁰ 30⁰

4 4 4

34⁰ 34⁰ 32⁰

5 5 5

De manera similar hallamos los siguientes coeficientes de rozamiento estático: ͞ θ2=33.4 ⁰ sθ=0.5477 ⁰

sθ

Eθ =t ∝

√n

2

=2.776

0.5477 =0.68 ⁰ √5

θ=3 3.4 ⁰ ±0. 68 ⁰ 0

µs=tan θ=tan 33.4 ± tan 0.6 8

0

µs 2=¿ 0.659 ± 0.011

θ3 =29.8 ⁰ sθ=1.4832 ⁰

Eθ =t ∝ 2

sθ

√n

=2.776

1.4832 =1.84 ⁰ √5

θ=29.8 ⁰ ± 1.84 ⁰ µs=tan θ=tan 29.80 ± tan 1.840 µs 3=¿ 0.573 ± 0.032

SUPERFICIE MADERA LIJA Cuerpo 1: m = 68,1 g

Cuerpo 2: m = 117,1 g

Cuerpo 3: m = 162,6 g

# θ # θ # θ

1 34⁰

2 36⁰

1 33⁰

2 33⁰

1 29⁰

3 32⁰ 3 36⁰

2 34⁰

4 33⁰ 4 33⁰

3 30⁰

5 36⁰ 5 34⁰

4 33⁰

5 31⁰

De manera análoga determinamos el coeficiente de rozamiento: θ1=34.2⁰ sθ=1. 7889 ⁰

sθ

Eθ =t ∝

√n

2

=2.776

1. 7889 =2.22 ⁰ √5

θ=34.2 ⁰± 2.22 ⁰ µs=tan θ=tan 34.20 ± tan2.220 µs 1=¿ 0.680 ± 0.039

θ2=33.8 ⁰ sθ=1.3038 ⁰

Eθ =t ∝ 2

sθ

√n

=2.776

1.3038 =1.62⁰ √5

θ=33.8 ⁰ ± 1.62 ⁰ 0

µs=tan θ=tan 33. 8 ± tan 1.62

0

µs 2=¿ 0.669 ± 0.28

θ3 =31.4 ⁰ sθ=2.0736 ⁰

Eθ =t ∝ 2

sθ

√n

=2.776

2.0736 =2.57 ⁰ √5

θ=31.4 ⁰ ±2.57 ⁰ 0

µs=tan θ=tan 31.4 ± tan 2.57

0

µs 3=¿ 0.610 ± 0.045

Parte 2: Determinación de µk Material1: Madera m1=117,1 g m2=70 g

Altura 47,6 cm t1

Tiempo de caída en segundos t2 t3 t4 t5 1,00 0,80 0,81 0,94 0,98

Para el cálculo de µk haremos uso de la relación conocida por cinemática:

a= µk =

2y t2

m2−g ( m 1+ m2 ) a m1 g

5. Interpretación de resultados 6. Conclusiones

7. Cuestionario 1. Una bala que se sostiene junto a un rifle que está en posición horizontal a una altura h sobre un terreno plano, se deja caer en el preciso instante en que se dispara el rifle. ¿Cuál de las dos balas llega primero al piso, la que se dispara o la que deja caer desde el reposo? Justifique su respuesta. Ambas llegan al mismo tiempo ya que el rifle solo afectaría a la velocidad horizontal, no a la vertical, así que ambos llegan al mismo tiempo.

2. Para un proyectil disparado en movimiento parabólico, ¿Puede su altura máxima ser mayor que su alcance horizontal?, ¿Para qué ángulo de disparo? Si igualamos la ecuación de alcance máximo con la ecuación de máxima distancia encontramos que el ángulo es de 75.96° Y para que la altura máxima pueda ser mayor a la distancia máxima tiene que ser Disparado con un ángulo mayor a 75.96o (θ >75.960)

3. Se lanza una piedra horizontalmente de una torre de 4,9 m de altura y esta cae a 20 m del punto de lanzamiento. ¿Cuál es la rapidez inicial de la piedra? V=19.98 m/s 4. Sin contar el tiro de proyectiles

4. ¿Qué otros movimientos parabólicos puedes mencionar?

Existe en el deporte por ejemplo el futbol, voleibol, basquetbol, golf etc.

5. Para un proyectil disparado en movimiento parabólico, demuestre que el puede expresarse en función de la altura máxima. Sea hace uso de la ecuación: x max =

4 y max tan θ

6. Un proyectil es lanzado con una velocidad v0 del proyectil en la parte más alta de su trayectoria sea la mitad de v07. haciendo un ángulo con la horizontal, ¿cuál será el valor del ángulo para que el módulo de la velocidad? Para esto se debe tomar en cuenta que en el punto más alto solo existe la velocidad en el eje x. Por lo tanto, la velocidad en el punto más alto debería ser la velocidad en x. Para este caso el valor de es 0,5. Esto quiere decir que es la mitad.

7.Tres perdigones son lanzados simultáneamente desde la misma altura, primero (A) se suelta desde el reposo v01 horizontalmente con velocidad v02 horizontal v03 9. Tres perdigones son lanzados simultáneamente desde la misma altura h, el = 0, el segundo (B) es lanzado = 10 m/s y el tercero (C) con velocidad = 100 m/s haciendo un ángulo de 45º sobre la horizontal. ¿Cuál de los tres llega primero al suelo? Justifique su respuesta Ya que el primero es de caída libre su velocidad es cero y se tiene … (1) Y el segundo es movimiento parabólico se tiene dos ecuaciones En el eje X: x= v t t=x/v en el eje Y: v=0 remplazando se tiene … (2) Como tienen la misma altura se iguala (1) y (2). Se obtiene: remplazando en la distancia de 2 se obtiene Los dos perdigones A y B llegan primero pero el tercer perdigón tarda más en caer ya que tiene un ángulo de elevación.

8. En tierra una persona lanza una piedra y logra un alcance horizontal máximo de 30 m. De haber lanzado en la luna, ¿Cuál habría sido su alcance? Se tiene que la gravedad en la luna es la mitad que en de la tierra el alcance máximo será el doble, despejando la velocidad y con un ángulo de 45o se obtiene Que la V2= 293.4m/s

8. Bibliografía  

Practicas de Física 1 – 8va edición – A. Alvarez C.; E.Huayta C. MEDIDAS Y ERRORES – 2019 – A. Alvarez C.; E.Huayta C.