fisica treball friccio

7/21/2019 fisica treball friccio

http://slidepdf.com/reader/full/fisica-treball-friccio 1/18

Càlcul de la fricció

de la sola de unasabatilla esportiva

Guillermo Precioso Corbella1r. Batxillerat Cientific-tecnològicCurs 2012-2013Fisica - Anicet Cosialls

1



Índex

1. Introucci!.....................P"g. 32. #b$ectius........................P"g. 33. %etoologia...................P"g. &

3.1 Coneixements 're(is....P"g. & 3.1.1. )in"mica.............P"g. &

3.1.2. For*a efregament............................P"g. +3.2 )issen, ex'erimental..P"g. + 3.2.1. )escri'ci! elex'eriment.......................P"g. + 3.2.2. tillatge.................P"g. / 3.2.3. Proceiment...........P"g.

&. esultats obtinguts. Analis iiscussi!............................P"g. 13

. Conclusi!......................P"g. 14+. Bibliogr"fia...................P"g. 1/4. Agra5ments....................P"g. 1/

2



1. Introducció

Abstract

In this disertation we will calculate the coefficient of friction oing t6oiferent ex'eriments7 one ex'eriment 6it8 t8e bo, in re'ose an anot8er

ex'eriment 6it8 t8e bo, in motion.

9:ue 'assaria si no exists el fregament al m!n; <a fsica est" 'resent en tots elsas'ectes e la nostra existencia i un ells es el fregament.

=l fregament >s una for*a ?ue est" en tot el ?ue ens en(olta7 'er exem'le7 les nostres

sabatilles. =l issen,aor e les nostres sabatilles 8o 8a tingut en com'te i 8a fet ?ueel fregament sigui m>s alt o m>s baix7 e'enent e la finalitat e la sabatilla.

Per aix!7 en a?uest treball 'r"ctic em 'lante$o lob$ectiu e saber ?uin >s el (alor elcoeficient e fregament e la me(a es'orti(a.

2. Objectius

<ob$ectiu 'rinci'al els os ex'erimetns >s escobrir el coeficient e fricci! e laes'orti(a

− Calcular el coeficient e fregament e la es'orti(a mit$an*ant els 'roceimentsi c"lculs estatics.

− Calcular la for*a e fregament mit$an*ant 'roceiments i c"lculs estatics.

− Calcular el coeficient e fregament e la es'orti(a mit$an*ant els 'roceimentsinamics.

− Calcular la for*a e fregament mit$an*ant 'roceiments i calculs inamics.

− Calcular el coeficient e fregament e la es'orti(a mit$an*ant els 'roceimentsi c"lculs en un 'la inclinat.

−

@eure si coincieixen els resultats els tres mtoes.

3



3. Metodologia

3.1. Coneixeents previs 3.1.1. !inàica <a in"mica >s la branca e la fsica ?ue sencarrega e estuiar la causa elmo(iment e tots els cossos.

=ntre els cientifics ?ue (an estuiar la inamica un els m>s grans (a ser ir Isaac e6ton7 ?ue (a establr a?uestes tres leisD

1" #lei de $e%ton& 'rincipi d(inercia

“ Tot cos lliure, sobre el qual no actua cap força, manté el seu estat de moviment, ja

sigui en repòs, o ja sigui en moviment rectilini uniforme!

=l 'rinci'i inrcia es com'leix ?uan no actuen forces sobre un cos o ?uan les forces?ue actuen es contraresten entre elles. =n a?uests casos >s ?uan iem ?ue el cos est"en e?uilibri. egons el ?ue iu a?uesta llei 'orem ir ?ue lefecte e les forces no >s

mantenir el mo(iment7 com 'ensa(a Aristòtil7 sin! moificar-lo7 >s a ir7 accelerar-lo.na ificultat 'er?u el 'rinci'i inrcia sa'ro(>s (a ser ?ue els cossos a la terra noes mantenen mai inefiniament en mo(iment. Eots els mòbils 'eren la (elocitat isacaben 'arant. =s (a 'ensar ?ue a?uesta esacceleraci! 'oria estar 'ro(ocaa 'erfalta una for*a. Però Galileu (a raonar ?ue era a causa una altre for*a ?ue elsfrena. A?uestes forces son les anomenaes forces e fregament7 ?ue si no fos 'erelles els cossos e la terra es mourien inefiniament.

2" #lei de $e%ton& 'rincipi fonaental de la dinàica

“Tot cos sobre el qual actua una força es mou de tal manera que la variaci" de la

seva quantitat de moviment respecte el temps és igual a la força que produei# el

moviment! $%e#pressa amb la f"rmula seg&ent' ⃗( =m⃗ a “

#n m >s la massa7 ( la suma e forces total i a lacceleraci!7 on les ues ltimes s!nmagnitus (ectorials.

i i(erses forces actuen simult"niament sobre un cos7 tamb> 'orem a'licar laf!rmula fonamental e la in"mica. =n a?uest cas la for*a ?ue a'areix en el 'rimer

&



membre ser" resultant e totes les forces a les ?uals el cos esta sotms.

<a segona llei e e6ton inclou el 'rinci'i inrcia.

3" #lei de $e%ton& #lei d(acció i reacció

em're ?ue un cos exerceix una for*a sobre un altre7 a?uest segon cos exerceix unafor*a igual i e sentit contrari sobre el 'rimer. %atem"ticament es 'ot ex'ressar e lasegent maneraD ⃗(ij=− ⃗ (ij

A m>s a m>s7 a?uestes ues forces es troben sobre la lnia ?ue uneix el centre emassa els os cossos. o 8em obliar ?ue a?uestes ues forces7 tot i ?ue tenen elmòul i la irecci! iguals i el sentit o'osat7 no es contraresten7 $a ?ue estan a'licaessobres cossos iferents.

A?u 8i 8a uns ?uants exem'les gr"fics ?ue re'resenten alguns casos en els ?ueinter( la in"micaD

Primer cas7 cos en re'!sD

)os en repòs, on * és la normal i + el pes! )ig. 1

eg!n cos7 un cos en mo(iment rectilni uniforme

)os en moviment rectilini uniforme! n - és la velocitat! )ig. 2



Eercer exem'le7 un cos amb (elocitat ?ue li afecta la for*a e fregamentD

)os en moviment afectat per la força de fricci"! )ig. 3

3.1.2. )or*a de fregaent

Hs la for*a e fricci! una su'erfcie a un cos ?uan a?uest $a 8a iniciat el mo(iment.Pot ser anomenaa tamb> fricci! cintica7 fregament in"mic i fregament cintic. =lseu (alor >s igual al 'roucte e la for*a normal el la su'erfcie ca' al cos 'elcoeficient cinticin"mic ?ue (aria segons la naturalesa els materials ?ue contacten.Això sex'resa amb la f!rmula segentD

( ( =μ. *

#n ( ( >s la for*a e fricci!7 J >s el coeficient e fricci! i * >s la for*a normal.

Per exem'le7 si el coeficient e fricci! sigues 0 el cos no 'ararie mai e moures a noser ?ue una for*a exterior fos a'licaa a ell en sentit contrari al ?ue es mou7 'er lo?ual saturaria.

+



3.2. !issen+ experiental 3.2.1. !escripció de l(experient

=n a?uest estui s8an ut a terme tres ex'eriments.

=n el 'rimer els ex'eriments7 el mtoe estatic7 utilitKa(em un inamometre 'ercalcular el 'es e la sabata7 i es'res7 amb la sabata a terra7 lestira(em a una (elocitatconstant7 marcant aixi al inamometre la for*a el fregament.

=n el segon els ex'eriments xuta(em la sabata amb iferents forces i calcula(em?uant tem's taraba en aturarse. )es'res feiem els calculs i els 'assa(em alorinaor 'er treuren els resultats.

=n el tercer els ex'erments fica(em la sabata amunt una taula i la inclina(em fins?ue la sabata a una eterminaa inclinaci! ?ueie. Per calcular la inclinaci!utilitKa(em una a'licaci! e mo(il i un mo(il. Finalment utilitKa(em les formules ?ue8a(iem a'r>s a classe 'er treuren els resultats

Per a calcular el coeficient de fricció fem el següent:

Px = Ff m·g·sin α = µ·m·g·cos α sin α = µ·cos α µ= sin α / cos α µ= tg α

4



3.2.2. ,tillatge

/n dinamotre )ig. - )urve e#pert )ig.

/n cronometre )ig. / /na bonica esportiva )ig. 0

/na cinta m0trica )ig. /na taula )ig. 10

/



3.2.3. 'rocedient

La ?ue en a?uest estui s8an fet os ex'eriments 8i 8an os 'roceiments iferents.'rier experient&

− =s 'essa la sabata amb el inamometre.

1a meva sabata sent pessada amb el dinamometre! )ig.

− =s eixa la sabata a terra i sestira a (elocitat constant utilitKant uninamometre.



1a meva sabata sent estirada per calcular la força de fricci"! )ig. 1

− =s fan els calcMls necesaris 'er treuren els resultats emanats.

4egon experient&

− agafa la sabata en un 'assas am'le i es (a xutant amb iferentes forcesmentres es cronometra ?uant tem's atraa a aturar-se.

10



2o #utant la meva sabata per dur a terme el e#periment! )ig. 11

11



1a meva compan3a $ara #utant la sabata! 4+rimer pla del #ut5 )ig. 12

− Amb les aes extretes e lex'eriment es 'assen els calculs al 'rograma)urve 6#pert i es fan les o'eracions necesaries 'er treuren els resultatsesit$ats.

5ercer experient&

-=s colNloca la sabata amunt una taula i sem'ega el mo(il a la taula ambla'licaci! oberta 'er calcular la inclinaci!. )arrerament es (a inclinant la taula fins?ue la sabata cau. <la(ors guarem el angle i fem els calculs.

1a sabata damunt de la taula al ser inclinada )ig. 1

I aix finalitKa el 'roceiment els tresex'eriments em'rats en a?uest estui.

12



-. 6esultats obtinguts. 7nalis8 i discussió

)es'res e realitKar el ex'eriment amb el metoe est"tic 8em tret a?uests resultatsD

− <a sabata 'esa &71 .

7esultat mostrat per el dianmometre en el moment de pessar la sabata! )ig. 13

− <a for*a e fregament >s e 171 .

13



7esultat mostrat per el dinamometre en el moment d%arrosegar la sabata! )ig. 1-

)es'res e ur a terme el ex'eriment inamic i xutar la sabata eu (egaes s8anobtingut a?uestos resultatsD

9spai :; 5eps :s;

274 1704

47+ 2702

17/ 07+4

371 07+&

117& 17/4

7 274&

27/ 1711

173 07/&

117& 27+

373 171&

1&



Ara ?ue es tenen els resultats els os ex'eriments es 'or comen*ar a fer els calculs 'er trobar el coeficient e fregament i la for*a exercia 'er la fricci!.

Comen*ar> amb els c"lculs e lex'eriment estaticD

Oem com'robat ?ue el 'es e la es'orti(a eren &71 i ?ue la for*a e fregament era171 .

Per escobrir J utilitKem la formula mencionaa anteriormentD ( ( =μ . *

La ?ue ( ( 171 i * + &1 substituim en la e?uaci!D 171=μ .& % 1 . Per lo tantDμ=

171

&71 i aix! ona un coeficient e fregament eD 0724.

Per calcular la for*a e fricci! ara nom>s cal utilitKar la formulaD ( ( =μ . * ubstituimels (alors i el resultat onaD 171

A?uest resultat $a l8abiem 'ogut mesurar amb el inamometre anteriorment aix ?ueno era necesari a?uest 'as.

A continuaci! >s continua amb el ex'eriment inamic.

Primer e tot es cambien e magnitu els resultats obtinguts i sintroueixen en el

cur(e ex'ert i sagreguen a una gr"ficaD

8r9fica sortida al )urve 6#pert introduint les noves dades! )ig. 1

1

S = 3 . 9 9 2 1 2 0 0 9

r = 0 . 8 8 7 1 8 7 6 1

T e m p s ( s ^ 2 )

E

s

p

a

i

( 2

m

)

0 . 0 1 . 4 2 . 8 4 . 1 5 . 5 6 . 9 8 . 2



I a?uesta es la e?uaci! obtingua e la gr"ficaD

6quaci" de la gr9fica de les dades! )ig. 1/

Ara ?ue tenim a?uestes aes el 'rimer ?ue 8em e fer es utilitKar la formulaD μ=a

g

#n m3 es el coeficient e fregament7 a >s la acceleraci! i g >s la gra(etat.

=l 'rimer ?ue farem sera escobrir la acceleraci!7 'er aix! fem la mit$ana aritmeticae 2x i t2. Aix ?ue sumen el es'ai i onaD 111 m. Ara toca fer-8o amb el tem'sD 247+14 s2. Ara es i(ieixen els resultats entre 107 ?ue son els xuts fets i onara lamit$ana els osD 1171 m i 274+14 s2.

Amb la formula e la acceleraci!D a=2x

t 2 substituim (alors i lacceleraci! onaD &702

ms2.

tilitKant la formula anterior el coeficient e fricci! usbstituim (alors i ona ?ue elcoeficient e fricci! >sD 07&1.

ubstituim ara els (alors en la e?uaci! e la for*a e fregament i ona ?ue a?uesta >sD17 +/1.)es'res e ur el ex'eriment en un 'la inclinat s8a obtingut ?ue el angle ere 22Q imit$an*ant la formula onaa en el issen, ex'erimental 8em calculat ?ue elcoeficient e fregament >s <-.

Amb els resultats obtinguts ara 'oem a(an*ar al a'artat e conclusions.

1+



. Conclusións

− =l coeficient e fricci! mit$an*ant c"lculs i 'roceiments est"tics ona 0724.− <a for*a e fregament mit$an*ant c"lculs i 'roceiments est"tics ona 171 .

− =l coeficient e fricci! mit$an*ant c"lculs i 'roceiments inamics ona 07&1.− <a for*a e fregament mit$an*ant c"lculs i 'roceiments inamics ona 17+4 .− =l coeficient e fricci! mi$an*ant els c"lculs i 'roceiments en un 'la inclinat

ona 07&0.− )onats els resultats es 'ot (eure ?ue els c"lculs el ex'eriment est"tic i el

ex'eriment en el 'la inclinat coincieixen 'ero no coincieixen en elex'eriment in"mic. Aix! es egut a ?ue la 'osibilitat e ?ue 8i 8agin errors alex'erimetn inamic es molt alta.

14



/. =ibliografia

)otografia de la portada& ca'tura 'ro'ia.)ig. 1& :ibui# propi 4paint5

)ig& 2& :ibui# propi 4paint5)ig. 3& :ibui# propi 4paint5

)ig. -& ca'tura 'ro'ia.)ig. & 8tt'Des.soft'icRs.netscreens8otsCur(e=x'ert-Professional.'ng)ig. /&8tt'D3.b'.blogs'ot.comSrfT)&@4,+oE<03gUcRnIAAAAAAAAA:1%=nt8LKVRs&003//--&&+.LPG)ig. 0& ca'tura 'ro'ia.)ig. & 8tt'Dstatic.free'iR.comfoto-gratiscinta-metricaS2122&0/.$'g

)ig. & ca'tura 'ro'ia.)ig. 1& ca'tura 'ro'ia.)ig. 11& ca'tura 'ro'ia.)ig. 12& ca'tura 'ro'ia.)ig. 13& ca'tura 'ro'ia.)ig. 1-& ca'tura 'ro'ia.)ig. 1& ca'tura 'ro'ia.)ig. 1/& ca'tura 'ro'ia.)ig. 10& 8tt'Dmobicol.comimatges'rouctestn1SmesaS24.$'g

)ig. 1& ca'tura 'ro'iaConeixeents previs< Cineatica< #leis de $e%ton& 8tt'Dca.6iRi'eia.org6iRi<leisSeSe6ton i coneixements 'ro'is.Coneixeents previs< )ricció& 8tt'Dca.6iRi'eia.org6iRiFricciWC3WB3SinWC3WA0mica i coneixements 'ro'is.

0. 7gra>ents

-Agraeixo a %aria OernXneK7 ara =lcac8o7 Alex @ial7 il(iuArc8iuean7 @anina @ergara7 %aria Puig i ria Purro, 'er la se(a a$ua 'restaa en els ex'eriments a?uest estui.

1/

http://mobicol.com/imatges/productes/tn1_mesa_279.jpg

http://ca.wikipedia.org/wiki/Lleis_de_Newton

http://ca.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3_din%C3%A0mica


http://mobicol.com/imatges/productes/tn1_mesa_279.jpg

http://ca.wikipedia.org/wiki/Lleis_de_Newton



Documents

fisica treball friccio