Experiment 6

Introducción En la naturaleza observamos que los movimientos de los cuerpo son el resultado directo de sus interacciones con otros cuerpos vecinos. Las interacciones que involucran estos movimientos es lo que se llama una fuerza, que es una magnitud física que actúa a distancia o por contacto directo. El nombre que recibe la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación a las causas que provocan los cambios de y/o estado movimiento, se le llama dinámica. El objetivo de éste estudio es lograr describir los factores que producen alteraciones en un sistema físico, cuantificando y planteando ecuaciones de movimiento. Los principios que se rigen en éste estudio son los principios de Newton los cuales son: Primer principio: Todo cuerpo conserva su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a menos que existan fuerzas aplicadas sobre él. Segundo principio: La aceleración producida por la fuerza neta o fuerza resultante que actúa sobre una partícula, es proporcional a dicha fuerza e inversamente proporcional a la masa de la partícula.

La masa (inercial) m es una propiedad de la materia que refleja la medida de lo que cuesta acelerar un cuerpo con una determinar fuerza. Tercer principio: Principio de acción y reacción: Cuando dos cuerpos interactúan uno ejerce una acción sobre el otro, y el segundo ejerce una reacción sobre el primero.

Una importante aplicación es lo que se conoce como fuerza de roce, ésta es una fuerza que actúa en sentido opuesto al sentido relativo de las superficies en contacto, por ende tiene directa relación con la naturaleza del material de los cuerpos que se rozan, el grado en que los cuerpos están apretados entre sí, la temperatura, la velocidad y diversos factores.

Basándose claramente en lo que es la naturaleza del cuerpo, estos se miden adimensionalmente con un numero que se le designa con la letra , y se le llama coeficiente de roce. No obstante, la fuerza de roce se expresa de la forma: Si es estático:

Si es cinético:

Esta expresión nos indica el modulo fuerza de roce que se adquiere al cumplir las condiciones dadas, que sería el producto del coeficiente de roce estático/cinético por la normal que se ejerce entre el cuerpo y la superficie. En síntesis ésta fuerza se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas entre las superficies en contacto, siendo este el factor que da el nacimiento de la fuerza de roce.

Experimento Nº 6 Objetivos: Determinar, en forma experimental, el valor del coeficiente de roce cinético entre un bloque y superficie

Materiales: 1 bloque de madera de aproximadamente de 60 g. 1 plano de deslizamiento horizontal (superficie de la mesa). 1 polea inteligente. 1 caja de masas. 1 balanza digital. 1 soporte universal. 1 nuez. 1 huincha de medir. Computador con interfaz 500. Procedimiento experimental: 1) Arme el montaje de la figura 2) Suelte el sistema y determine la aceleración con que se mueve éste 3) Repite lo anterior pero variando la masa M2 (M1 permanece constante) 4) Varíe 6 veces la masa M2 y registre cada vez la aceleración del sistema Figura:

Resultados: Medición y análisis. Masa de prueba[Kg] 0,0241 Kg 0,0327 Kg 0,0423 Kg 0,052 Kg 0,0625 Kg 0,0724 Kg 0,082 Kg

Aceleración [m/s^²] 0,349 ± 7,5x10 ^-4 0,491 ± 1,1x10^-3 0,540 ± 9,5x10^-4 0,608 ± 9,7x10^-4 0,963 ± 1,3x10^-3 1,12 ± 1,7x10^-3 1,25 ± 1,3x10^-3

Masa del carrito (M1) = 0.5222Kg Ecuación de movimiento Normal

Fuerza de roce

Peso 2

Peso 1 Peso 2

Representativas en el cuerpo: Fuerza de roce = Peso 2 Normal = Peso 1 Por lo tanto viendo la sumatoria de fuerzas:

∑F = M1

+ M2

= (M1 + M2)

g = gravedad

Otra forma de expresión es:

∑F = -Fr + P2 = -N

k

+ M2g

Como la normal es igual al peso 1 nos queda

∑F = -M1g

+ M2g = M2g - M1g

k

Como las sumatorias son las mismas en ambos casos, nos quedaría finalmente:

(M1 + M2)

= M2g - M1g

k

Tabla de datos general: M. carro

0,5222Kg

M Nª 2 0,0241Kg a [m/s^2] 0,349 ± 7,5x10^-4 F neta 0,349 N

0,0327Kg 0,491 ± 1,1x10^-3 0,2724 N

M Nª 2 0,0724Kg a [m/s^2] 1,12 ± 1,7x10^-3 F neta 0,6659 N

0,082Kg 1,25 ± 1,3x10^-3 0,7552 N

0,0423Kg 0,052Kg 0,0625Kg 0,540 ± 9,5x10^-4 0,608 ± 9,7x10^-4 0,963 ± 1,3x10^-3 0,3048 N 0,3491 N 0,5630 N

Los siguientes gráficos están en función del tiempo y se relacionan con la velocidad, hay un gráfico para cada masa de prueba. (La aceleración es más conveniente determinarla mediante la pendiente de la curva de velocidad, No obstante están colocadas en la tabla de datos generales). (Las conclusiones se pueden determinar mediante el gráfico) Masa = 0.0241Kg

Masa 0.0327Kg

Masa 0.0423Kg

Masa 0.052Kg

Masa 0.0625Kg

Masa 0.0724Kg

Masa 0.082Kg

La conclusión más directa y trivial que se puede determinar es que a medida que la masa de prueba aumenta la aceleración que se ejerce sobre el cuerpo numero 1 o carro también aumenta, sin embargo, como la masa del carro 1 se tiene que mantener constante y la aceleración aumenta gracias a la acción que ejerce la masa de prueba por ende la fuerza será más grande. De aquí es de donde nace la relación:

Utilizando los datos anteriores se graficará la fuerza neta en función de la masa de prueba: Datos:

Gráfico:

La ecuación o relación funcional que representa este gráfico es: F(x): 10.058857x – 0.085808504