Fisica 2


Universidad de Santiago de Chile, Facultad de Ciencia, Departamento de Física

E2, Dinámica
Alberto Aravena S.¹, Isaac Saavedra L.², Leopoldo Courbis P.3
¹Ingenieria Civil, Departamento de Ingeniería Industrial.
²Ingeneria en Ejecución, Departamento de Ingeniería Mecánica.
3 Ingeniería en Ejecución, Departamento de Ingeniería Mecánica.

Resumen: En el siguiente informe estudiaremosel roce cinético y el roce estático apoyados de resultados obtenidos en laboratorio. A la vez, se relacionarán con los resultados, las leyes de newton que fundamentan la dinámica como tal y las fuerzas existentes en un cuerpo. Por último y con mayor énfasis, se enfocará este informe en la fuerza de roce cinética () y fuerza de roce estática ().

1. Introducción
La Dinámica se entiende como elestudio del movimiento de los cuerpos en relación a sus causas, que son las fuerzas actuantes. Donde se puede decir que es el estudio más completo del fenómeno del movimiento. Las leyes fundamentales de la dinámica fueron enunciadas por Isaac Newton (1642-1727) y Galileo Galilei (1564-1642) en la segunda mitad del siglo.

El primer experimento realizado, que lo llamaremos “A”,(roce estático)consistía en dejar caer por un plano inclinado un trozo de madera, el cual tenía por uno de sus costados un trozo de tela. Para determinar la fuerza de roce estático se procede a hacer la sumatoria de fuerzas en el eje x e y, de la cual obtuvimos las siguientes ecuaciones:




Donde es fuerza de roce estático y corresponde a . Dado un ajuste matemático y del trabajo algebraico del despeje delas ecuaciones obtuvimos la ecuación:

El Segundo Experimento realizado, que lo llamaremos “B”,(roce cinético ) consistía en utilizar el mismo trozo de madera con tela y realizar el estudio dinámico, para cuando está realizando un movimiento acelerado. Por lo tanto para este experimento se utilizó un sistema de polea, para conectar tanto el trozo de madera, como masas en el otro costado pararealizar el equilibrio. El experimento consistía en dejar caer as masas para generar el movimiento en el trozo de madera. Las ecuaciones del diagrama del cuerpo libre analizándolos por separado son las siguientes:
M1:


M2:


De la cual al trabajarlas algebraicamente podemos obtener que para ambos casos:
, donde al tener despejamos (coeficiente roce cinético)
2. Estudio del roceestático
2.1 Diseño del experimento 1: Estudio del roce estático
Para desarrollar esta experiencia utilizamos un riel, sobre el cual colocamos un cuerpo. El objetivo del experimento era inclinar lentamente el riel y observar en que ángulo, el cual fue medido con un transportador, empezaba a moverse el cuerpo. Con la obtención de este ángulo podremos calcular el roce estático de la superficie.Figura 1: Montaje de la experiencia: Estudio del roce estático
2.2 Desarrollo del experimento 1: Estudio del roce estático
Como mencionamos anteriormente, empezamos a inclinar cuidadosamente el riel para ver en que ángulo empezó a moverse el cuerpo. En la figura 2 podemos observar el resultado que obtuvimos tras 6 repeticiones.

15
15,2
15
15
15,1
15

0,268
0,272
0,268
0,268
0,2690,268
Figura 2: Ángulos obtenidos
Con los datos entregados por la tabla podemos obtener el roce estático de la superficie el cual es:



2.3 Análisis de datos

A partir de los datos que manejamos, debemos obtener el coeficiente de roce estático por medio del trabajo algebraico de las ecuaciones principales que establecimos anteriormente, las cuales eran:


Remplazando nos queda:Luego de

Remplazamos en la primera ecuación y nos queda


Luego remplazando tendremos:







3. Estudio del roce cinético

3.1 Diseño del Experimento 2: Estudio del roce cinético:

Para el montaje de este experimento utilizamos los siguientes elementos: Un riel, un cuerpo, una polea, hilo y un sensor de movimiento (Pasco CI-6742A de rango 0,2 m – 2,0 m) y...