Coeficientes de Fricción

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
BRANDON ARABIA MENDOZA
ANDRES FELIPE GARCIA
27 de mayo de 2014
DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE ESTÁTICO Y DINÁMICO
Resumen
Se determinó el coeficiente de fricción estático de cuatro materiales diferentes colocando un cuerpo sobre un plano inclinado y aumentando el ángulo hasta que el cuerpo empezara a deslizarse, se hizo el mismo procedimientocon cada una de las superficies del cuerpo y se determinó también el coeficiente de fricción dinámico de los mismos cuatro materiales midiendo la aceleración del cuerpo sobre un plano inclinado, el procedimiento se repitió con cada una de las superficies del cuerpo. En la tercera parte del laboratorio se midió la aceleración de un cuerpo sobre un plano horizontal, el cuerpo se encontraba atado auna masa colgando perpendicularmente al plano horizontal, se calculó la masa del cuerpo que se colocó sobre el plano horizontal y se comparó con el peso que se obtuso al pesar el cuerpo en una balanza. Los resultados de los coeficientes obtenidos fueron comparados con los que aparecen en los libros y se calculó entonces el porcentaje de error del experimento.
Introducción
La fuerza de fricciónse presenta cuando hay dos superficies diferentes en contacto y existen fuerzas que tienden a producir un movimiento relativo entre dichas superficies. La fuerza de fricción se origina a partir de las interacciones eléctricas que se dan entre los átomos de cada uno de los materiales en cuestión y, en general, se calcula a partir de la expresión:
1. Fƒ = µN
En donde Fƒ es la fuerza de fricción, µes una constante que depende de los materiales de los que están hechas las superficies, llamada coeficiente de fricción, y N es la fuerza normal que actúa sobre el cuerpo. Dependiendo del estado de movimiento del cuerpo el coeficiente de fricción puede ser estático µE, cuando el cuerpo está quieto, o cinético µC, cuando el cuerpo se encuentra en movimiento. El coeficiente de fricción entre dossuperficies puede ser determinado a partir de un cuerpo que se encuentra sobre un plano inclinado y de la aplicación de las leyes de newton sobre ese cuerpo. Para el caso del coeficiente de fricción estático se debe colocar un cuerpo sobre un plano inclinado y determinar el ángulo más pequeño en el que el cuerpo empieza a deslizarse, para este caso se tiene que el coeficiente de fricción está dadopor la expresión

2.
Que se obtiene del siguiente análisis:







[1] Fig 1.Diagrama de cuerpo libre de un cuerpo sobre un plano inclinado.







Para el caso del coeficiente de fricción dinámico se puede colocar un cuerpo de masa sobre un plano inclinado y por medio de una polea y de una cuerda de la que cuelga una
Masa m aplicar una fuerza que haga que el cuerpo seacelere.
En este caso el coeficiente de fricción cinético está dado por la expresión















[2] Fig 2. Aceleración de dos objetos unidos por una polea sobre un plano inclinado.
(


Esquema experimental y procedimiento
1. Determinación del coeficiente de fricción estático

Tomé el cuerpo que tiene superficies de diferentes materiales, lo coloqué sobre el plano inclinado,aumenté de manera continua el ángulo del plano de tal manera que el cuerpo empezara a deslizarse; cuando el cuerpo empezó a moverse anoté el valor del ángulo. Repetí el procedimiento cinco veces para cada uno de los diferentes materiales, de tal forma que pude sacar un promedio de los ángulos en los cuales el cuerpo empezaba a deslizarse; como se muestra en la figura:[3] Fig 3. Plano inclinado (imagen editada)


Seguidamente calcule el coeficiente de fricción estático entre el material del plano inclinado y cada una de las superficies del cuerpo remplazando en la ecuación (2) el ángulo promedio.

2. Determinación del coeficiente de fricción cinético

Primero tome el cuerpo con diferentes superficies y determine su masa, luego fije una inclinación...