Informe 4 Fisica Rozamiento

 

LABORATORIO N° 04 ROZAMIENTO A.  OBJETIVOS A.   Determinar experimentalmente los coeficientes de rozamiento estático y



cinético de dos superficies puestas en contacto.

  Diferenciar entre fricción cinética y estática



B. B.  RESUMEN TEORICO Antes de realizar la práctica debemos de saber los siguientes temas:

       

 

Dinámica de una partícula



Diagrama de cuerpo libre Fuerzas de rozamiento



Coeficiente de rozamiento

La fuerza de rozamiento es una fuerza de resistencia al movimiento relativo de dos cuerpos en contacto. Un sólido que reposa sobre una superficie plana y horizontal está sometido a una reacción normal a la superficie que equilibra a su peso, al aplicarle una fuerza horizontal creciente en intensidad, el cuerpo está en reposo pues tal fuerza queda equilibrada por una reacción tangencial de plano sobre el cuerpo, aumentando la intensidad de dicha fuerza, llega un instante en que el sólido empieza a deslizarse sobre la superficie, la resistencia de la superficie en este momento es proporcional a la reacción normal siendo μe la constante de proporcionalidad, llamado coeficiente de rozamiento estático. Las leyes que rigen son:

  La fuerza de rozamiento se opone al movimiento de un bloque que desliza



sobre un plano.

  La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal que ejerce el



plano sobre el bloque.

  La fuerza de rozamiento no depende del área aparente de contacto.   Una vez empezado el movimiento, la fuerza la fuerza de rozamiento es

 

independiente de la velocidad.

 

La fuerza máxima posible de rozamiento estático es:

Fre max = μe N Donde μe es el coeficiente de rozamiento estático. N es la reacción normal La fuerza de movimiento que se opone al movimiento una vez iniciado este, es la fuerza de rozamiento entre dos superficies se aproxima a

Fk = μk N μk es el coeficiente de rozamiento cinético

N es la fuerza de reacción normal

C.  EQUIPO Y DIAGRAMA DE INSTALACION                



Bloques de madera



Una polea



Porta masas



Una regla métrica



X-plorer GLX



Una balanza



Sensor de movimiento



Una plancha de madera

 

D.  PROCEDIMIENTO Y TOMA DE DATOS D. COEFICIENTE ESTATICO DE ROZAMIENTO 1.  Arme el equipo tal como se muestra en el dispositivo experimental de la figura 1 2.  Agregue masas en el porta masas A, lo suficiente para que intente sacarlo del reposo al bloque B, luego pesar las l as masas A y B y registrar los datos. 3.  Repetir los pasos anteriores para cuatro masas diferente TABLA 1

NUMERO

MASA B (Kg)

MASA A (Kg)

1 2 3 4

0.237 0.354 0.473 0.624

0.077 0.110 0.136 0.179

5

0.739

0.228

COEFICIENTE ESTATICO DE ROZAMIENTO 1.  Instale el equipo tal como se muestra en la figura 1 2.  En la pantalla inicio presione F1 para abrir grafico. 3.  Encuentre un peso adecuado para mover el bloque de madera para mover con MRUV. 4.  Mida las masas y anote los datos

N 1 2 3 4 5

MASA B (Kg)  0.237

MASA A (Kg)  0.106

TIEMPO (S) 2.80

0.354 0.473 0.624 0.739

0.170 0.258 0.277 0.305

1.90 1.59 2.35 3.10

E.  E.  OBSERVACIONES EXPERIMENTALES 1. 1.   INDIQUE QUE SUCEDE CON LA FUERZA DE ROZAMIENTO SI SE MODIFICA EL AREA DE CONTACTO

 

No sucede ya que como pudimos leer en las leyes que rigen al rozamiento este no es dependiente del área en contacto.

2. 2.   ANOTE QUE SUCEDE SI LA PLACA DE ROZAMIENTO SE CAMBIA POR OTRO MATERIAL El rozamiento varía ya que el coeficiente estático o cinético son distintos para cada tipo de material.

3.  SEÑALE SI LA TENSION EN LA CUERDA SE MANTIENE CONSTANTE O VARIA SEGÚN LA MASA DEL BLOQUE B La tensión se mantiene ya que esta depende de la masa del porta masas A más no de B

F.  F.  ANALISIS DE DATOS CALCULO DEL COEFICIENTE ESTATICO DE ROZAMIENTO 1)  Con los datos de la tabla 1 complete la tabla 3 y muestre el procedimiento N

WB (N)

WA (N)

NORMAL (N)

TENSION (T)

Fe max

μe 

1 2 3 4 5

2.37 3.54 4.73 6.24 7.39

0.77 1.10 1.36 1.79 2.28

2.37 3.54 4.73 6.24 7.39

0.77 1.10 1.36 1.79 2.28

0.77 1.10 1.36 1.79 2.28

0.3248 0.3107 0.3065 0.3152 0.3234

Para hallar WB multiplicamos la masa de B por la gravedad 1.- 0.237 * 10 = 2.37 2.- 0.354 * 10 = 3.54 3.- 0.473 * 10 = 4.73 4.- 0.624 * 10 = 6.24 5.- 0.739 * 10 = 7.39 Para hallar WA multiplicamos la masa de A por la gravedad 1.- 0.077 * 10 = 0.77 2.- 0.110 * 10 = 1.10 3.- 0.136 * 10 = 1.36 4.- 0.179 * 10 = 1.79 5.- 0.228 * 10 = 2.28

 

Para hallar la normal es el peso de B en sentido opuesto pero con igual magnitud Para hallar la tensión es el peso de A en sentido opuesto pero de igual magnitud Fe max

tensión

Entonces la fuerza de rozamiento estático máximo es igual a la tensión Para calcular el coeficiente de rozamiento aplicamos la formula:

Fre max = μe N 1.- 0.77 =

μe *

2.37

μe 

= 0.3248

2.- 1.10 =

μe *

3.54

μe 

= 0.3107

3.- 1.36 =

μe *

4.73

μe 

= 0.3065

4.- 1.79 =

μe *

6.24

μe 

= 0.3152

5.- 2.28 =

μe *

7.39

μe 

= 0.3234

El promedio de μe es: (0.3248+0.3107+0.3065+0.3152+0.3234)/5 = 0.3161 CALCULAR EL ERROR PORCENTUAL ENTRE EL DATO TEORICO Y EXPERIMENTAL Error porcentual = E% =

 –  

     

  = 0.16 * 100% = 16%

CALCULO DEL COEFICIENTE CINETICO DE ROZAMIENTO 1.- Con los datos de de la tabla 2 complete el cuadro y demuestre demuestre

N

WB (N)

WA (N)

aceleración

NORMAL (N)

TENSION (T)

Fk 

μk 

1

2.37

1.06

2.55

2.37

1.06

1.45

3.56

 

2

3.54

1.70

5.54

3.54

1.70

1.26

3.65

3

4.73

2.58

7.91

4.73

2.58

1.05

3.89

4

6.24

2.77

3.62

6.24

2.77

0.95

3.12

5

7.39

3.05

2.08

7.39

3.05

2.06

3.98

Para hallar WB multiplicamos la masa de B por la gravedad 1.- 0.237 * 10 = 2.37 2.- 0.354 * 10 = 3.54 3.- 0.473 * 10 = 4.73 4.- 0.624 * 10 = 6.24 5.- 0.739 * 10 = 7.39 Para hallar WA multiplicamos la masa de A por la gravedad

1.- 0.106 * 10 = 1.06 2.- 0.170 * 10 = 1.70 3.- 0.258 * 10 = 2.58 4.- 0.277 * 10 = 2.77 5.- 0.305 * 10 = 3.05 Para hallar la normal es el peso de B en sentido opuesto pero con igual magnitud Para hallar la tensión es el peso de A en sentido opuesto pero de igual magnitud La aceleración se halla con la formula de D = Vo*t + 1/2at*t 10 = 1/2a(2.8*2.8)

a = 2.55

10 = 1/2a(1.9*1.9)

a = 5.54

10 = 1/2a(1.59*1.59) a = 7.91 7.91 10 = 1/2a(2.35*2.35) a = 3.62 3.62 10 = 1/2ª(3.10*3.10) F = m*a

a = 2.08

 

Tensión – fuerza de rozamiento = m*a 1.06 -

Fk = 0.237 * 2.55

Fk =

1.45

1.70 -

Fk = 0.354 * 5.54

Fk =

1.26

2.58 -

F

F

= 0.473 * 7.91

k

= 1.05 k

2.77 -

Fk = 0.624 * 3.62 

Fk =

0.95

3.05 -

Fk = 0.739 * 2.08

Fk =

2.06

G.- CONCLUSIONES

En cada superficie en el que exista contacto entre dos cuerpos siempre habrá una fuerza de rozamiento que se opone al movimiento y que es la causante de muchas cosas en la vida real como el deslizamiento de sueles etc.