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DINÁMICA
PRÁCTICA N° 4
ESCUELA DE FÍSICA (UNAH)
SECCIÓN ENSEÑANZA DE LA FÍSICA
GUÍA PARA PRÁCTICA DE
LABORATORIO
COEFICIENTE DE
FRICCIÓN ESTÁTICA
FÍSICA GENERAL I (FS-100)
AUTOR: M.Sc. MAXIMINO SUAZO
I. REFERENCIAS
Véase
Resnick. R., Halliday. D. y Krane. K. "Física", 4a edición (CECSA, 1993), Sección 6.2 / Fuerzas de
fricción: problema muestra 1.
Serway R.A. "Física", 3era edición (Mc Graw-Hill,1993), Sección 5.9 /Fuerzas de rozamiento.
Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H. D. y Freedman R.A. “Física Universitaria”, 9na edición (Pearson
Educación, 1999), Sección 5.4/ Fuerzas de fricción.
Giancoli, Douglas C., "Física General", Volumen I, (Prentice Hall Hispanoamericana, 1988), Sección 4.9
/ Fuerza; Sección 4.8 / Aplicaciones que comprenden fricción: plano inclinado.
II. OBJETIVOS
Al finalizar esta práctica el estudiante será capaz de:
1. Describir un procedimiento experimental para determinar el coeficiente de fricción estática asociado a dos
superficies cualesquiera.
2. Determinar el coeficiente de fricción estática entre superficies de materiales que se encuentran en la localidad.
3. Obtener el valor central de medidas aleatorias como la media aritmética de las medidas y su incertidumbre absoluta
como el promedio de las desviaciones absolutas.
III. PROBLEMA
Consideremos un bloque de masa m en reposo
sobre la superficie de un plano inclinado y rugoso.
El ángulo de inclinación de la superficie, respecto
a la horizontal, es 2 (ver fig. 4.1). El ángulo de
inclinación se incrementa gradualmente hasta
alcanzar un valor 2c, justo lo necesario para que el
bloque comience a moverse hacia abajo de la
pendiente. Partiendo de estos hechos determine el
coeficiente de fricción estática asociado a las
superficies del bloque y del plano que se
encuentran en contacto.
Figura 4.1. Un bloque en reposo sobre una superficie rugosa e inclinada.
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2 Dinámica
IV.
Práctica N° 4
REVISIÓN DEL MARCO TEÓRICO
De acuerdo a la bibliografía consultada.
a) ¿Qué relación matemática se utiliza para describir la fuerza de rozamiento estática, originada por el contacto de
dos superficies, en términos del coeficiente de fricción estática y la normal?
b) ¿Cuál es el diagrama de cuerpo libre del objeto que se encuentra sobre el plano inclinado de la figura 4.1?
c) De acuerdo a la primera ley de Newton del movimiento y en relación al diagrama de cuerpo libre anterior ¿Cómo
estaría expresada la fuerza de fricción estática fs en términos de m y 2?
d) Si el ángulo de inclinación del plano se incrementa hasta alcanzar el valor crítico 2c, de tal forma que fs alcanza
el valor fsmax(fuerza de fricción estática máxima) ¿Cómo queda expresada la relación anterior?
e) ¿Qué ecuación alternativa permite calcular fsmax en términos de µs, m y 2c?
f) ¿Si se divide, término a término, la ecuación presentada en el inciso d) por la ecuación del inciso anterior, ¿Qué
relación final se obtiene para calcular µs en términos de 2c?
Práctica N°4
Dinámica 3
V. MONTAJE EXPERIMENTAL
MATERIALES Y EQUIPO
- Plano Inclinado y accesorios (ver fig. 4.2)
PREPARACIÓN
L Escuche atentamente las explicaciones que
su instructor dé acerca de la manipulación
y uso correcto del equipo. Asegúrese de
entender
bien
aspectos
de
su
funcionamiento y la forma de operarlo
antes de iniciar la práctica de laboratorio.
VI.
Figura 4.2. El plano inclinado mostrando sus partes principales y
accesorios.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
U
U
U
U
U
U
Afloje a conciencia las tuercas requeridas para que el plano inclinado descanse en su posición normal. No se
preocupe si la plataforma tiene ya una pequeZa inclinación.
Escoja la rampa con el material que le interesa y colóquela sobre la plataforma del plano inclinado con la
superficie de interés orientada hacia arriba. Escoja también 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.
Usando el brazo del aparato levante suavemente y despacio la plataforma del plano inclinado hasta lograr que
el bloque inicie el movimiento de traslación respecto a la superficie de la rampa. Cuando eso suceda mantenga
el plano en esa posición mientras fija el ángulo apretando las tuercas respectivas.
Con la ayuda del eclímetro mida el ángulo de inclinación del plano y anótelo en la casilla correspondiente de
la tabla 4.1.
Afloje de nuevo las tuercas requeridas para que el plano inclinado descanse en su posición normal y repita esta
operación y los pasos requeridos hasta completar 5 mediciones del ángulo crítico para la misma pareja de
superficies.
Escoja otras parejas de superficies y complete la tabla 4.1 en las casillas que se refieren a los ángulos críticos.
Tabla 4.1. Un modelo para organizar los datos experimentales y los resultados de los cálculos.
PAREJAS DE
SUPERFICIES
ÁNGULOS CRÍTICOS (E)
21
22
23
24
RESULTADOS
25
<2c>
)2c
<µ s>
)µ s
4 Dinámica
Práctica N° 4
VII. TRATAMIENTO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES
(
Determine el ángulo crítico promedio y su incertidumbre absoluta para cada pareja de superficies y llene las
casillas correspondientes en la tabla 4.1.
(
Usando la ecuación deducida en el inciso f) de la sección IV determine el coeficiente de fricción estática y su
incertidumbre absoluta para cada pareja de superficies. Complete la tabla 4.1
VIII. CONCLUSIONES
Sus conclusiones deben hacer referencia al problema planteado y estar fundamentadas en sus resultados
experimentales.