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Coeficiente de Friccin Esttica
Instituto Espaa Jess Milla Selva
Asignatura: Fsica Elemental I
Profesor: Julio Csar Zniga Curso/Seccin: __________________
Nombre: ________________________________________________ Fecha:
_________________________
I. Objetivos:
a. Describir el procedimiento experimental para determinar el
coeficiente de friccin esttica entre superficies.
b. Determinar el coeficiente de friccin esttica entre
superficies de materiales distintos
II. Teora resumida:
Cuando un objeto est en movimiento, ya sea sobre una superficie
o en un medio viscoso como el aire o el agua, hay
resistencia al movimiento porque el objeto interacta con su
entorno. Esta resistencia se denomina fuerza de
friccin, la cual es de carcter elctrica y paralela a la
superficie con la que el objeto est en contacto, adems es
opuesta al movimiento del cuerpo con respecto a la superficie.
La magnitud de la fuerza de friccin esttica entre dos
superficies cualesquiera en contacto puede tener los valores: s
sf n ; donde la constante adimensional s se
llama coeficiente de friccin esttica y n es la magnitud de la
fuerza normal ejercida por una superficie sobre otra. La
magnitud de la fuerza de friccin cintica que acta entre dos
superficies es: k kf n ; donde k es el coeficiente
de friccin cintica. Para un modelo idealizado aun cuando el
coeficiente de friccin cintica pueda variar con la
rapidez, se desprecia cualquier variacin.
Los coeficientes de friccin son casi independientes del rea de
contacto entre las superficies, se podra esperar que
al poner un objeto sobre un costado con mayor rea podra aumentar
la fuerza de friccin. Si bien esto proporciona
mas puntos en contacto, lo que provoca que el peso del objeto se
extienda sobre un rea mayor, de modo que los
puntos individuales no estn tan estrechamente presionados. Estos
efectos aproximadamente se compensan entre
si, de modo que la fuerza de friccin es independiente del
rea.
Los valores des y k dependen de la naturaleza de las superficies
pero k es generalmente menor que s .
III. Materiales y equipo:
Plano inclinado
Superficies de materiales distintos
Gua de laboratorio N 4
Prctica de laboratorio Duracin: 2 horas clase
Referencias: Sears, Zemansky. Fsica Universitaria. Vol.1. Dcima
primera edicin. PEARSON EDUCACIN, Mxico, 2004.
Serway R. A. Fsica para Ciencias e ingenieras. Vol.1. Sexta
edicin. THOMSON, Mxico, 2004. Suazo M. Gua para prctica de
laboratorio N4. Coeficiente de Friccin Esttica. UPNFM
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IV. Problema :
Considere un bloque de masa m en reposo sobre la
superficie de un plano inclinado y rugoso. El ngulo
de inclinacin de la superficie, respecto a la
horizontal, es . El Angulo de inclinacin se
incrementa gradualmente hasta alcanzar un valor
mximo o critico para , justo lo necesario para que
el bloque comience a moverse hacia debajo de la
pendiente. Partiendo de estos hechos determine el
coeficiente de friccin esttica asociado a las
superficies del bloque y del plano que se encuentran
en contacto.
V. Procedimiento experimental:
a. Escoja la rampa con el material que le interesa y colquela
sobre la plataforma del plano inclinado con la
superficie de inters orientada hacia arriba. Escoja tambin el
bloque con el material que le interesa y
coloque esa superficie en contacto con la superficie de la
rampa. El bloque debe colocarlo cerca del borde
superior de la rampa.
b. Usando el brazo del aparato levante suavemente y despacio la
plataforma del plano inclinado hasta lograr
que el bloque inicie el movimiento de traslacin respecto a la
superficie de la rampa. Cuando eso suceda
mantenga el plano en esa posicin mientras fija el ngulo,
regulando las tuercas respectivas.
c. Con ayuda del eclmetro mida el ngulo de inclinacin del plano
y antelo en la casilla correspondiente de la
tabla de registro de datos.
d. Afloje de nuevo las tuercas requeridas para que el plano
inclinado descanse en su posicin normal y repita
esta operacin y los pasos requeridos hasta completar 5
mediciones del ngulo crtico para la misma pareja
de superficies.
e. Escoja otras parejas de superficies y complete la tabla de
registro de datos, en las casillas que se refieren a
los ngulos crticos.
Tabla de registro de datos
Parejas de
Superficies
ngulos Crticos () Resultados
1 2 3 4 5 C s
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VI. Clculos
a. Presente aqu todos sus clculos o un resumen de ellos para
determinar los valores de las masas A y B.
VII. Cuestionario
a. Qu relacin matemtica se utiliza para describir la fuerza de
rozamiento esttica, originada por el contacto
de dos superficies, en trminos del coeficiente de friccin
esttica y la fuerza normal?
b. Cul es diagrama de cuerpo libre para el objeto que se
encuentra sobre el plano inclinado?
c. De acuerdo a la primera ley de Newton del movimiento y en
relacin al diagrama de cuerpo libre anterior
Cmo estara expresada la fuerza de friccin estticasf en trminos
de la masa m y el ngulo ?
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d. Si el ngulo de inclinacin del plano se incrementa hasta
alcanzar el valor crtico C , de tal forma que sf
alcanza el valor maxS
f (fuerza de friccin esttica mxima) Cmo queda expresada la
relacin anterior?
e. Qu ecuacin alternativa permite calcular maxS
f en trminos de s , m y C ?
f. Si se divide trmino a trmino, la ecuacin presentada en el
inciso d) por la ecuacin del inciso anterior, Qu
relacin final se obtiene para calcular s en trminos de C ?
VIII. Conclusiones
Las conclusiones deben hacer referencia al problema planteado y
estar fundamentadas en sus resultados
experimentales.
