Reporte Laboratorio: Coeficientes De Fricción Cinética

Coeficientes de fricción

Resumen: Se busca calcular el coeficiente de fricción de dos superficies diferentes a partir del análisis de fuerzas de un objeto que se desliza por un riel con aceleración constante. Se varía el área de las superficies y la fuerza que se le aplica al objeto que se desliza por el riel de aluminio.
Palabras clave: Coeficiente de fricción, carrito, fricción, fuerza,aceleración, velocidad, masa, polea.

1. Objetivo

El objetivo del experimento fue la determinación del coeficiente de fricción cinética entre dos superficies. Para ello se utilizó un dispositivo que constaba de un riel de aluminio, sobre el cual se hizo deslizar un bloque de dos superficies diferentes (fieltro y madera) y de dos áreas diferentes.
A partir de las relaciones de las ecuaciones deNewton y los datos obtenidos empíricamente, por medio de un sensor de movimiento y de DataStudio, se pudo establecer el coeficiente de fricción cinética para cada par de superficies (madera / aluminio y fieltro / aluminio).

2. Fundamento teórico

La fuerza de fricción se origina cuando entran en contacto dos cuerpos, dado que a escala microscópica, las superficies de los cuerpos no sonperfectamente lisas, sino que presentan irregularidades. Éstas son las que producen la fricción entre los cuerpos.
Se define fuerza de fricción estática a la fuerza que actúa entre dos superficies de contacto cuando la velocidad relativa entre ambas es nula.
La fuerza de fricción cinética es la fuerza que actúa entre dos superficies, cuando hay desplazamiento entre éstas.
Si se le aplica una fuerzamínima a un cuerpo en reposo sobre una superficie con rozamiento, se observa que éste
no se desliza. Al aumentar la fuerza que se le aplica, la fuerza de fricción estática va aumentando en forma continua, hasta alcanzar su máximo. A partir de ahí, las superficies deslizan una respecto de la otra y la fuerza de fricción (en este caso cinética), baja a un valor constante.
En este experimento seestudió la fuerza de fricción cinética. Para ello se tuvieron en cuenta los siguientes
aspectos de la misma:

* La fuerza de fricción se opone al movimiento que realiza un cuerpo sobre un plano.
* Una vez empezado el movimiento, la fuerza es independiente de la velocidad del cuerpo.
* Es proporcional a la fuerza Normal y la constante de proporcionalidad se denomina coeficiente defricción cinético:

(1)

Donde Fr es la fuerza de fricción, N es la fuerza Normal y µ es el coeficiente de fricción cinético.

A partir de un análisis de fuerzas determinamos que el coeficiente de fricción es igual a :

µk= -m2a+m2g-m1a (2)
m1g

Donde:m1=masa del objeto, m2= masa para acelerar el objeto, a = aceleración, g = gravedad.


3. Procedimiento experimental

Para realizar este experimento se utilizó un dispositivo formado por un riel de aluminio fijo sobre una mesa, el cual tenia montada a uno de sus extremos, una polea de baja fricción. Sobre el riel se colocó un bloque de madera de masa (200 ± 0.01)gramos, quetenía puesto a su parte de atrás un sensor de movimiento, previamente calibrado. El bloque estaba unido por un hilo inextensible y de masa despreciable (que pasaba por la polea, a una pesa de masa variable suspendida a una altura h del piso, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Esquema del dispositivo: A,Sensor de movimiento; M, bloque; T, hilo; H, altura; C, contrapeso; R, riel; P, Polea ;B, base.

Se trabó el dispositivo de modo tal que, en el instante inicial, el sistema se hallara en reposo. En un momento dado, se destrabó el dispositivo dejando que el contrapeso (pesa unido por medio del hilo, al bloque de madera) cayera libremente de forma tal que éste comenzara a deslizar. Se realizaron 15 series de mediciones.

El sensor de movimiento estaba conectado a la Interfaz de...