PRACTICA NO.6 TRABAJO Y ENERGIA

OBJETIVO: Comprobar experimentalmente el teorema de la variacion de la energia cinetica y el principio de la conservacion de la energia.

EQUIPO Y MATERIAL: - Sistema de flotacion lineal FICER SFL-03- Impulsor de aire FISER IA-03- Cronometro digital FICER CD-03- Deslizador con poste de interrupcion - Electro-magneto de sujecion- Interruptores opto-electrónicos- Regla metalica- Porta-polea- Porta-pesas- Juego de pesas- Trozo de hilo - Manguera flexible

ANTECEDENTES: Cuando aplicamos una fuerza sobre un cuerpo que está en contacto con una superficie, este experimentara una fuerza de reaccion al movimiento, de igual magnitud pero de sentido opuesto, según la tercera ley del movimiento de Newton. A esta fuerza de reaccion se le conoce como fuerza de friccion, ya que depende de la friccion existente entre las superficies en contacto. Esta fuerza f, viene dada por la relacion F=μNDonde μ es el coeficiente de friccion y N es la fuerza normal. Podemos distinguir:

i) Caso estatico: La fuerza aplicada al cuerpo no es suficiente para provocarle movimiento, es decir, a=0 y para el caso de un cuerpo sobre un plano inclinado tenemos que

θ

m

Las fuerzas sobre el sistema se muestran en el diagrama de fuerzas en la sig figura.

Para los componentes “y” tenemos

∑Fy= mayN-wyN=mgcosθ

Y para los componentes x∑Fx= maxFy-Wx=0μk=tanθ

Donde θ es el angulo critico y es el angulo al cual el cuerpo déjà de estar en reposo e inicia su movimiento a lo largo del plano inclinado.

ii) Caso dinamico: La fuerza aplicada al cuerpo es lo suficientemente grande para moverlo, esto es, existe una aceleracion a, a lo largo del plano inclinado.

Pesas

θ

θ

N f

wx

wyw

m

Ahora para las componentes Y tenemosN=mgcosθ

Y para las componentes XT-fx-Wx=max , donde T=mpesasgμk= (m pesas – m senθ) / m cosθ

Se define a la fricción como una fuerza resistente que actúa sobre un cuerpo, que impide o retarda el deslizamiento de este respecto a otro o en la superficie que este en contacto. Esta fuerza es siempre tangencial a la superficie en los puntos de contacto con el cuerpo, y tiene un sentido tal que se opone al movimiento posible o existente del cuerpo respecto a esos puntos. Por otra parte estas fuerzas de fricción están limitadas en magnitud y no impedirán el movimiento si se aplican fuerzas lo suficientemente grandes.

 Esta fuerza es la causante, por ejemplo, de que podamos andar (cuesta mucho más andar sobre una superficie con poco rozamiento, hielo, por ejemplo, que por una superficie con rozamiento como, por ejemplo, un suelo rugoso).

Existe rozamiento incluso cuando no hay movimiento relativo entre los dos cuerpos que están en contacto. Hablamos entonces de Fuerza de rozamiento estática. Por ejemplo, si queremos empujar un armario muy grande y hacemos una fuerza pequeña, el armario no se moverá. Esto es debido a la fuerza de rozamiento estática que se opone al movimiento. Si aumentamos la fuerza con laque empujamos, llegará un momento en que superemos está fuerza de rozamiento y será entonces cuando el armario se pueda mover.

T

f

Una vez que el cuerpo empieza a moverse, hablamos de fuerza de rozamiento dinámica.

El coeficiente de roce estatico es siempre mayor que el coeficiente de roce cinetico. La fuerza de rozamiento es proporcional al peso, debido a que la fuerza de fricción es proporcional a la fuerza normal (y a su vez, en superficies horizontales, el peso es igual a la fuerza normal). Es decir a mayor peso, mayor será la fuerza de fricción

Coeficientes de rozamiento de algunas sustancias

Materiales en contacto

Articulaciones humanas 0,02 0,003

Acero // Hielo 0,03 0,02

Acero // Teflón 0,04 0,04

Teflón // Teflón 0,04 0,04

Hielo // Hielo 0,1 0,03

Esquí (encerado) // Nieve (0ºC) 0,1 0,05

Vidrio // Madera 0,2 0,25

Caucho // Cemento (húmedo) 0,3 0,25

Madera // Cuero 0,4 0,3

Madera // Madera 0,4 0,3

Acero // Latón 0,5 0,4

Madera // Piedra 0,7 0,3

Acero // Acero 0,74 0,57

Vidrio // Vidrio 0,9 0,4

Caucho // Cemento (seco) 1 0,8

Cobre // Hierro (fundido) 1,1 0,3

ARREGLO EXPERIMENTAL

PROCEDIMIENTO: a) Para el coeficiente de friccion estatico.

1. Ponga el plano inclinado sobre la mesa, con un angulo de inclinacion de 0, es decir, horizontalmente y coloque uno de los cuerpos sobre este cuerpo.

2. Comienze a levantar el plano inclinado, para qe el cuerpo que esta sobre el se mueva, al moverse el cuerpo deje de levantar el plano y registre el angulo que marca el transportador del plano.

3. Realize el paso 2 en varias ocasiones, para calcular el angulo promedio al que el cuerpo inicio su movimiento.

4. Repite este procedimiento para todos y cada uno de los cuerpos que le fueron proporcionados en el laboratorio.

5. Sustituya los promedios en la ecuacion 3 para obtener el coeficiente de friccion estatico, μk, para cada combinacion de superficies, madera-madera, etc.

b) Para el coeficiente de friccion cinético1. Incline el plano a un angulo arbitrario, de tal forma que todos los

cuerpos resbalen facilmente sobre este.2. Eliga uno de los cuerpos y amarrelo a uno de los extremos del trozo

de hilo, ahora amarre el otro extremo del trozo de hilo del porta-pesas al hilo por la polea del plano inclinado.

3. Agregue despacio pesas ligeras al porta pesas hasta que el cuerpo se empieze a mover hacia arriba del plano inclinado y registre la masa (porta-pesas + pesas)

4. Repita el procedimiento para los demas cuerpos, varias veces y sustituya los valores promedio de las masas en la ecuacion.

CONCLUSIONES:

Andrei Ruiz: En esta practica pudimos apreciar la diferencia entre el coeficiente de friccion estatico y el coeficiente de friccion dinamico, subiendo de angulo el plano inclinado hasta que el bloque de madera se deslizara y con ese angulo pudimos calcular el coeficiente de fricción.

Juan Angel: En la practica pudimos ver que en un plano inclinado influyen varias cosas para que se pueda deslizar el objeto y nos pudimos dar cuenta que el plano inclinado tiene que tener un angulo determinado para que pueda deslizarse.

Ana Maricruz: En esta practica observamos y comprobamos el coeficiente de friccion estatico y cinetico mediante un plano inclinado y con la ayuda d este, obtuvimos como datos 4 angulos para asi promediarlos y sacar el coeficiente de friccion estatico y para obtener el coeficiente de friccion cinetico se utilizo una formula y asi pudimos realizar esta practica.

Omar Terrazas: La resistencia que pone el plano aun cuando tiene en contra a la pesa, no evita que se mueva el objeto mientras se incrementa el angulo, el movimiento lo determina el angulo pero influye la friccion.

Alejandra Garza: Observamos en esta practica como el libro caía al levantar el plano inclinado varias veces y marcabamos diferentes angulos para asi poder obtener un promedio y el coeficiente de friccion estatico y cinetico.

Tania Martinez: En esta practica pudimos observar como es que la friccion actua sobre un cuerpo y a que angulo de inclinacion es mayor el coeficiente de friccion cinetica para que el movimiento exista.

BIBLIOGRAFIA

www.monografias.com/trabajos15/coeficiente-friccion/coeficiente-friccion.shtml

www.jfinternational.com/mf/fuerzas-friccion.html

es.wikipedia.org/wiki/Arranque_(erosión_glaciar

apuntes.infonotas.com/pages/fisica/fuerzas/faq-fisica-8.php