Informe 6corrales-jave.docx

Laboratorio de Mecánica de sólidos

“ROZAMIENTO.FRICCIÓN EN SOLIDOS” Laboratorio Nº6 INFORME Integrante del grupo:  Corrales Rosales, Antony Richard  Jave Yupanqui, Luis Andrés

Docente: Martínez López, Walter

Sección: C3-2-B

2017 – II

I.

OBJETIVOS 1. Determinar experimentalmente la relación que existe entre la fuerza de rozamiento y la fuerza normal. 2. Demostrar experimentalmente que el coeficiente de rozamiento estático es mayor que el coeficiente de rozamiento cinético.

II.

MARCO TEORICO

ROZAMIENTO: Como podemos ver todos los cuerpos presenta en sus superficies asperezas o rugosidades, con la cual generan una oposición al deslizamiento de una superficie sobre otra; esta oposición se manifiesta a través de una fuerza paralela a la superficie de contacto y perpendicular a la fuerza normal en dicho contacto. COEFICIENTE DE ROZAMIENTO (µ) Se define como la tangente del ángulo máximo de rozamiento. Su valor varía generalmente de la siguiente manera:

0≤µ≤1 LEYES DE ROZAMIENTO: Primera Ley: La fuerza de rozamiento se opone al movimiento o posible movimiento relativo del cuerpo respecto a la superficie en contacto. Segunda Ley: La fuerza de rozamiento es directamente proporcional a la reacción normal. Tercera Ley: El módulo de las fuerzas de rozamiento es independiente de tamaño de las superficies en contacto. ROZAMIENTO ESTÁTICO (fs) Es aquella fuerza de rozamiento que se opone al posible movimiento del cuerpo respecto a la superficie en contacto. Su módulo es variable, esto quiere decir que el cuerpo está a punto de moverse.

0 ≤ 𝑓 ≤ 𝑓𝑠 Cuando el cuerpo está punto de moverse:

𝑓𝑠 = µ𝑠 × 𝑁 ROZAMIENTO CINÉTICO (fk) Es aquella fuerza de rozamiento que se opone al movimiento relativo del cuerpo respecto a la superficie en contacto. Para movimientos lentos y uniformes su módulo se considera constante.

𝑓k = µk × 𝑁

Ecuación con la cual hallaremos el coeficiente de rozamiento:

𝐹𝑟 = 𝑚𝑎 𝑊 − 𝑓 = 𝑚𝑗 × 𝑎 𝑊 − 𝑚 × 𝑎 = µ × 𝑓𝑁 𝑚𝑤 × 𝑔 − (𝑚𝑤 − 𝑚)𝑎 µ=[ ] 𝑓𝑁

III. MATERIALES  Soporte Universal: Tiene la función de sostener los componentes del laboratorio.

 USB link: Tiene la función de conectar un solo sensor con la cual transmitirá la información leída al software Pasco capstone.

 Varillas: Permite insertar y sostener sensores sensores.

 Pabilo: Tiene la función de sostener las pesas.

 Juego de pesas: Tiene la función de hacer referencia a una masa.

 Nuez doble Ayuda a unir varillas.

 Trasportador. Para medir el angulo

 Plano inclinado

 Cuerpo a estudiar

 Sensor rotacional

IV.

PROCEDIMIENTO:  Se comenzó con el armado del soporte universal y la varilla, colocándolos sobre la mesa.

 Después se ajustó inmediatamente el plano inclinado a una altura que se determinó cuando el cuerpo a estudiar estaba a punto de deslizar. Colocando debajo del cuerpo a estudiar cuatro materiales diferentes.

 Rápidamente se realizó la medición de los ángulos con el transportador, con la cual se determinó los coeficientes de rozamiento.

Luego se llegó a realizar el segundo montaje, Con la cual se ha requerido de un solo material para hallar el coeficiente de rozamiento mediante el sensor rotacional para lo cual se determinó las aceraciones con ayuda del juego pesas. Finalmente analizamos los resultados obtenidos.

V.

ANALISIS DE RESULTADOS A. Fuerzas y Fuerza de rozamiento estático 1. 𝑭𝒏 = 𝑾𝒑𝒆𝒔𝒐 2. 𝑭𝒓 = 𝝁𝒔 × 𝑭𝒏 3. 𝑭𝒓 = 𝟎. 𝟓𝟎 × 𝟎. 𝟎𝟓𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟗𝟏 𝑵 B. Rozamiento con distintos materiales



Con la utilidad del transportador se hallará los ángulos con el plano inclinado, porque la tangencia del ángulo obtenemos el coeficiente de fricción. Angulo

Coeficiente de fricción estático (𝜇s)

20

tan(20º) =0.36

27

tan(27º) =0.50

30

tan(30º) =0.57

17

tan(17º) =0.30

21

tan(21º) =0.38

29

tan(29º) =0.55 Tabla 1. Rozamiento Estático



El dato del coeficiente de fricción que se sitúa entre el papel y la pieza de madera que es 0.50 para realizar una comparación del coeficiente de rozamiento.

C. Fuerza de rozamiento cinético 1. 𝑭𝒓 = 𝝁𝒌 × 𝑭𝒏 2. 𝑭𝒓 = 𝟎. 𝟒𝟑 × 𝟎. 𝟎𝟓𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟓𝟎𝟔 𝑵

D.

Datos por fricción cinético en papel

𝜇𝑘 =

(𝑚𝑤 ∗ 𝑔) − (𝑚𝑤 + 𝑚) ∗ 𝑎 𝑚∗𝑔

E. Coeficientes de fricción cinético 𝝁𝒌:

A. 𝜇𝑘 = B. 𝜇𝑘 = C. 𝜇𝑘 = D. 𝜇𝑘 = E. 𝜇𝑘 =

(0.025×9.78)−(0.025+0.0582)×0.210 0.0582×9.78 (0.030×9.78)−(0.030.0582)×0.600

=

0.0582×9.78 (0.035×9.78)−(0.035+0.0582)×1.099

0.0582×9.78 (0.040×9.78)−(0.040+0.0582)×1.395 0.0582×9.78 (0.045×9.78)−(0.045+0.0582)×1.736 0.0582×9.78

= 0.40 0.42 = 0.42 = 0.45 = 0.46

a. Promedio

𝐱̅ =

𝜇𝑘 =

∑𝐱 𝐍

0.40 + 0.42 + 0.42 + 0.45 + 0.46 = 0.43 5

b. Desviación Estándar ∑(𝐱 − 𝐱̅)𝟐 𝐒=√ 𝐍−𝟏 𝐒 =√

(𝟎. 𝟓𝟎 − 𝟎. 𝟒𝟎)𝟐 + (𝟎. 𝟓𝟎 − 𝟎. 𝟒𝟐)𝟐 + (𝟎. 𝟓𝟎 − 𝟎. 𝟒𝟐)𝟐 + (𝟎. 𝟓𝟎 − 𝟎. 𝟒𝟓)𝟐 + (𝟎. 𝟓𝟎 − 𝟎. 𝟒𝟔)𝟐 𝟗

𝑺 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟒𝟔𝟕𝟎𝟕𝟑𝟏𝟓𝟔 c. Coeficientes de fricción estático y cinético 𝜇𝑠 > 𝜇𝑘 0.50 > 0.43 

VI.

Los resultados obtenidos de los coeficientes de rozamientos a través de la superficie en papel, donde indica que el coeficiente estático es mayor que el coeficiente cinético.

OBSERVACIONES: 

VII.

La dificultad que presenta el sensor de rotación, ya que no transmitía una buena medición de la aceleración, a consecuencia de ello al momento de calcular el promedio de la gravedad se obtuvo resultados menores al que es normal.

SUGERENCIAS: 

VIII.

Utilice otras superficies para detallar los coeficientes de fricción estático y cinético, además contar con la ayuda de una tabla que especifique los coeficientes. CONCLUSIONES:



La relación que existe entre la fuerza de rozamiento y la fuerza normal, es directamente proporcional ya que, si la fuerza normal aumenta, de igual manera aumenta la fuerza de rozamiento



En síntesis, la pieza de madera estuvo en diferentes materiales, por ello cuando se situó en la superficie de papel en un plano inclinado el coeficiente estático resulta ser el mayor; sin embargo, el coeficiente cinético es el menor porque presenta movimiento