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Coeficiente de fricción Parra, M. Vargas, M. Vásquez, C. Vitery, M. Universidad del valle Ingeniería industrial Resumen El objetivo de este laboratorio fue hallar el coeficiente de fricción tanto estático como dinámico. El coeficiente de fricción es una fuerza de rozamiento, que se opone al movimiento del objeto. La práctica se dividió en dos partes, en la primera se halló el coeficiente de fricción estático que se necesitó hallar la fuerza con la que el bloque se pone en movimiento, y en la segunda parte se halló el coeficiente de fricción dinámico que se necesitó hallar la distancia y la altura a la que el bloque empieza a caer. El coeficiente de fricción estático obtenido fue µ= 0,61 ± 0,08 y el coeficiente de fricción dinámico obtenido fue µ= 0,66 ± 0,06. I. Introducción La fuerza es una modelización matemática de intensidad de las interacciones, junto con la energía. Así por ejemplo la fuerza gravitacional es la atracción entre los cuerpos que tienen masa, el peso es la atracción que la Tierra ejerce sobre los objetos en las cercanías de su superficie, la fuerza elástica es el empuje o tirantez que ejerce un resorte comprimido o estirado respectivamente, etc. En física hay dos tipos de ecuaciones de fuerza: las ecuaciones "causales" donde se especifica el origen de la atracción o repulsión: por ejemplo la ley de la gravitación universal de Newton o la ley de Coulomb y las ecuaciones de los efectos (la cual es fundamentalmente la segunda ley de Newton). La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de deformar los cuerpos (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles (efecto dinámico). En este sentido la fuerza puede definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo o la dirección de su velocidad) o bien de deformarlo. Comúnmente nos referimos a la fuerza aplicada sobre un objeto sin tener en cuenta al otro objeto u objetos con los que está interactuando y que experimentarán, a su vez, otras fuerzas. Actualmente, cabe definir la fuerza como un ente físico-matemático, de carácter vectorial, asociado con la interacción del cuerpo con otros cuerpos que constituyen su entorno. La fuerza se puede definir a partir de la derivada temporal del momento lineal: 

Coeficiente de friccion

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Coeficiente de fricción

Parra, M. Vargas, M. Vásquez, C. Vitery, M.

Universidad del valle

Ingeniería industrial

Resumen 

El objetivo de este laboratorio fue hallar el coeficiente de fricción tanto estático como

dinámico. El coeficiente de fricción es una fuerza de rozamiento, que se opone al

movimiento del objeto. La práctica se dividió en dos partes, en la primera se halló el

coeficiente de fricción estático que se necesitó hallar la fuerza con la que el bloque se

pone en movimiento, y en la segunda parte se halló el coeficiente de fricción dinámico que

se necesitó hallar la distancia y la altura a la que el bloque empieza a caer. El coeficientede fricción estático obtenido fue µ= 0,61 ± 0,08 y el coeficiente de fricción dinámico

obtenido fue µ= 0,66 ± 0,06.

I. Introducción

La fuerza es una modelización matemática de intensidad de las interacciones, junto con la

energía. Así por ejemplo la fuerza gravitacional es la atracción entre los cuerpos que

tienen masa, el peso es la atracción que la Tierra ejerce sobre los objetos en lascercanías de su superficie, la fuerza elástica es el empuje o tirantez que ejerce un resorte

comprimido o estirado respectivamente, etc. En física hay dos tipos de ecuaciones de

fuerza: las ecuaciones "causales" donde se especifica el origen de la atracción o

repulsión: por ejemplo la ley de la gravitación universal de Newton o la ley de Coulomb y

las ecuaciones de los efectos (la cual es fundamentalmente la segunda ley de Newton).

La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de deformar los cuerpos

(efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si

estaban inmóviles (efecto dinámico). En este sentido la fuerza puede definirse como toda

acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo(imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo o la dirección de su velocidad) o

bien de deformarlo. 

Comúnmente nos referimos a la fuerza aplicada sobre un objeto sin tener en cuenta al

otro objeto u objetos con los que está interactuando y que experimentarán, a su vez, otras

fuerzas. Actualmente, cabe definir la fuerza como un ente físico-matemático, de carácter

vectorial, asociado con la interacción del cuerpo con otros cuerpos que constituyen su

entorno.

La fuerza se puede definir a partir de la derivada temporal del momento lineal: 

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Si la masa permanece constante, se puede escribir:

Que es la expresión tradicional de la segunda ley de Newton. 

En el caso de la estática, donde no existen aceleraciones, las fuerzas actuantes puedendeducirse de consideraciones de equilibrio. 

Fricción. 

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, entre dos superficies en

contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies ( fuerza de 

fricción dinámica ) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento ( fuerza de fricción 

estática ). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las

superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre

ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ángulo φ con

la normal N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la

fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de

rozamiento F, paralela a las superficies en contacto. 

El coeficiente de rozamiento o coeficiente de fricción expresa la oposición al movimiento

que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto. Es un coeficiente adimensional. 

Usualmente se representa con la letra griega μ.

El valor del coeficiente de rozamiento es característico de cada par de materiales en

contacto; no es una propiedad intrínseca de un material. Depende además de muchosfactores como la temperatura, el acabado de las superficies, la velocidad relativa entre las

superficies, etc. La naturaleza de este tipo de fuerza está ligada a las interacciones de las

partículas microscópicas de las dos superficies implicadas.

En el caso de rozamiento dinámico en un plano inclinado, se tiene un cuerpo que se

desliza, y siendo que está en movimiento, el coeficiente que interviene es el dinámico ,

así como una fuerza de inercia Fi, que se opone al movimiento, el equilibrio de fuerzas se

da cuando:

 

 

 

 

   

 

 

 

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Con lo que se puede decir que el coeficiente de rozamiento dinámico de un cuerpo

con la superficie de un plano inclinado, es igual a la tangente del ángulo del plano

inclinado con el que el cuerpo se desliza sin aceleración, con velocidad constante, por el

plano.

Marco teórico

(1)

  (2)

F = µmg (3) 

II. Método experimental

Materiales:

Tabla dinámica

Dinamómetro

Bloque

Tres pesas

Flexometro

Procedimiento:

PARTE I: hallar el coeficiente de fricción

1. Cada integrante del grupo, midió la fuerza con que se pone en movimiento el

bloque. 

2. Se repitió el procedimiento 5 veces, cada uno con pesos diferentes del bloque. 

3. Se promedió las fuerzas totales de cada bloque. 

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PARTE II: hallar el ángulo con que el bloque cae con diferente peso.

4. Se aumentó el ángulo de inclinación de la tabla dinámica para determinar la altura

y la distancia a la que cae el bloque.

5. Se repitió tres veces con diferentes pesos.

III. CALCULOS Y RESULTADOS

o primera parte del experimento, se pretende hallar el coeficiente de fricción estático.

ƩFy=0 ƩFx=ma 

N-mg=0 F-fr=0

N=mg F-µN=0

F-µmg=0

F=µmg

N

mg

fr

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Con la ecuación (3) se halla el coeficiente de fricción estático.

Masa

(kg)

Peso

W=mg (N)

Fuerza promedio

aplicada (N)

Coeficiente de fricción

experimental µ=F / W

0,144 1,41 0,73 0,520,244 2,39 1,40 0,59

0,344 3,37 1,91 0,57

0,444 4,35 2,73 0,63

0,544 5,33 3,43 0,64

0,644 6,31 4,28 0,68Tabla 1 (determinando µ = F/W)

El coeficiente de fricción estático hallado experimentalmente es de µ=0,61 ±0,08

o PARTE II: hallar el coeficiente de fricción dinámico.

De acuerdo con la ecuación (2) se halla el coeficiente de fricción dinámico.

Distancia

promedio: X

(m)

Altura

promedio: Y

(m)

Angulo: ɵ=

 

(grados º)

Coeficiente de fricción

experimental µ= tanɵ 

1,06 0,67 32,29 0,631,04 0,70 33,94 0,67

1,10 0,69 31,46 0,61

1,06 0,76 35,64 0,72Tabla 2 (determinación µ = tan ɵ)

El coeficiente de fricción dinámico hallado experimentalmente es de µ= 0,66 ± 0,06

mg

x

y

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PORCENTAJE DE ERROR:

o Para el coeficiente de fricción estático tenemos: 

Valor teórico: 0,7

Valor experimental: 0,61

 

 

 

El error es atribuido a la superficie gastada de la tabla dinámica, además de las medidas

tomadas por el dinamómetro por cada estudiante.

o Para el coeficiente de fricción dinámico tenemos:

Valor teórico: 0,4

Valor experimental: 0,66

 

 

 

El error está dado por la medida de la distancia a la cual el bloque cae.

CAUSAS DE ERROR

o La tabla dinámica esta desgastada. 

o El dinamómetro no estuviera bien calibrado. 

o Ubicando la tabla dinámica en el suelo para la segunda parte y al realizar el

procedimiento respectivo el espacio que hay entre baldosa y baldosa obligo a que

se repitiera el experimento varias veces. 

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CONCLUSIONES:

o A partir de las mediciones obtenidas por medio del dinamómetro se logró obtener

un valor experimental del coeficiente de fricción estático y dinámico =0,61 ±0,08

y = 0,66 ± 0,06

o Los resultados para µe que consideramos totalmente satisfactorios teniendo encuenta que son muy similares al valor real, sin embargo µd tuvo un gran porcentaje

de error comparado con el valor real.

o Al considerar el deslizamiento de un cuerpo sobre un plano inclinado, se observa

que al variar la inclinación de dicho plano, el objeto inicia el movimiento al

alcanzarse un ángulo de inclinación crítico.

REFERENCIAS:

o  Física para ciencias e ingeniería Tomo 1. Quinta edición - Serway - Beichner. 

o  Sears-Zemansky, física universitaria, volumen 1, onceava edición, Addison Wesley. 

o  http://labwrite.ncsu.edu/  

o  http://www.fisicapractica.com