¡Descarga preinforme de fisica y más Apuntes en PDF de Física solo en Docsity!
PREINFORME
COEFICIENTE DE FRICCIÓN
Diseño de una actividad para hallar el coeficiente de fricción de forma experimental
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
Para la realización de este experimento se necesitara de elementos tales como un plano inclinado, cinta métrica, un cronometro y trozos de materiales entre los cuales se quieran hallar su coeficiente de fricción. También se necesitara de los conceptos básicos de la segunda ley de newton como lo son la respectiva ecuación de ∑F̅ = 𝑚𝑎̅ , como también la fórmula de fuerza de rozamiento 𝐹𝑟 = 𝜇𝑁 , ecuación de MRUV x = x 0 + v 0 (t − t 0 ) + 1 2 a(t − t 0 )^2 y la relación trigonométrica 𝑡𝑎𝑛𝜃 = 𝑐𝑜 𝑐𝑎 La situación que se desea representar es colocar un trozo de material sobre el plano inclinado de forma tal que el material quede en reposo (estático) como se ilustrara en la siguiente imagen. Situación a realizar
1
COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTÁTICO:
Para hallar el coeficiente de fricción estático vamos a tener en cuenta la sumatoria de fuerzas sobre el material, su peso y el ángulo de inclinación en el que se encuentra la superficie sobre la cual reposa. Planteamos ∑𝑭 = 𝒎𝒂 y notamos que en la dirección del plano inclinado se encuentran dos fuerzas en equilibrio justo antes de que el objeto entre en movimiento lo cual indica que en ese momento cuenta con el mayor coeficiente de rozamiento estático, por ende se plantea 𝑷𝒙 − 𝑭𝒓 = 𝟎 que a su vez indica 𝑷𝒙 = 𝑭𝒓 , luego perpendicular a la dirección del plano inclinado encontramos que 𝑷𝒚 = 𝒎𝒈. 𝒄𝒐𝒔𝜽 = 𝑵 , Al reemplazar estos datos en 𝐹𝑟 = 𝜇𝑁 nos da como resultado 𝒎𝒈. 𝒔𝒆𝒏𝜽 = 𝝁𝒆. 𝒎𝒈. 𝒄𝒐𝒔𝜽 y simplificando llegamos a que 𝝁𝒆 = 𝒕𝒂𝒏𝜽. Por consiguiente necesitamos conocer el ángulo de inclinación sobre cual reposa el material y a este hallarle su tangente correspondiente, esto lo hacemos midiendo con la cinta métrica la longitud de la base del plano y la longitud del costado opuesto al ángulo, luego utilizando la relación 𝒕𝒂𝒏𝜽 = 𝒄𝒐 𝒄𝒂 podemos hallar 𝝁𝒆
COEFICIENTE DE FRICCIÓN DINAMICO:
Para hallar el coeficiente de fricción dinámico debemos posicionar el plano con un ángulo un poco mayor al ángulo máximo utilizado para hallar el coeficiente de fricción estático. Para este escenario se asume que 𝑷𝒙 − 𝑭𝒓 = 𝒎𝒂 , lo que al reemplazar los datos queda como 𝒎𝒈. 𝒔𝒆𝒏𝜽 − 𝝁𝒅. 𝒎𝒈. 𝒄𝒐𝒔𝜽 = 𝒎𝒂 y simplificando da como resultado 𝝁𝒅 = 𝒔𝒆𝒏𝜽−𝒂 𝒄𝒐𝒔𝜽 Para hallar 𝒂 utilizaremos la formula MRUV 𝒙 = 𝒙𝟎 + 𝒗𝟎(𝒕 − 𝒕𝟎) + 𝟏 𝟐 𝒂(𝒕 − 𝒕𝟎)𝟐^ y reemplazando los datos 𝒙𝟎 = 𝟎 , 𝒗𝟎 = 𝟎 y 𝒕𝟎 = 𝟎, nos da como resultado la ecuación 𝒙 = 𝟏 𝟐 𝒂𝟐^ , y si la transformamos para conocer la aceleración queda 𝒂 = √𝟐𝒙. Solo falta el ángulo 𝜽 que se encuentra con 𝜽 = 𝒕𝒂𝒏−𝟏( 𝒄𝒐 𝒄𝒂
