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Fricción Cinética y Estática

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on 13 November 2013

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Fricción Cinética y Estática

Fundamento Teórico
Referencias
Giancoli, D. C. (2009). Describing Motion: Kinematics in One Dimension. Physics for scientists & engineers with modern physics (4th ed.). Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall.

Martin Blas, Teresa. "Ejemplos De Fuerzas." Dinamica De Una Partícula. Universidad Politécnica De Madrid - España, 13 Apr. 2011. Web. 7 Nov. 2013.

Egberts, Phillip. "Viewpoint: Friction at the Atomic Scale." Physics: Spotlighting Exceptional Research. American Physical Society, 18 Sept. 2013. Web. 7 Nov. 2013.

Gráficas
Felpa:
+ Gráficas
Papel:
Resumen
El próposito principal del experimento fue determinar los coeficientes de fricción estática y cinética entre dos superficies distintas.
Datos
Para todos los casos realizados experimentalmente con ambas superficies (felpa y papel) se presentan, a continuación, los valores de Masa, Fuerza Normal, Fuerza de Fricción Estática, Fuerza de Fricción Cinética y coeficientes estático y cinético.
Resultados
Una vez halladas las fuerzas normales, estáticas y cinéticas se procedió a gráficar sus resultados con el propósito exclusivo de hallar el coeficiente cinético y el coeficiente estático de la felpa en el papel y los de el papel en papel. Estos valores están dados por las pendientes de sus respectivas gráficas
Discusión y Conclusión
Fricción
Fricción Estática
Es la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento cuando un cuerpo está en reposo.
Fricción Cinética
Objetivos
Distinguir entre fuerza de fricción y coeficiente de fricción.
Material y Equipo
Interface Pasco
Sensor de fuerza
Pista de papel
Polea
Cuerda
4 masas de 500g
Balanza
2 cajas forradas:
Felpa
Papel
Felpa
Papel
Felpa vs Papel
Papel vs Papel
Lo que se logró...
En base a los resultados obtenidos fue posible cumplir con cada uno de los objetivos. Se logró obtener los resultados de las fuerzas cinéticas y estáticas. Además se analizaron efectivamente las pendientes de las gráficas de fuerza normal vs fuerza estática y fuerza normal vs fuerza cinética para hallar los coeficientes de fricción cinética y estática.
Significado Físico
Al comparar los resultados de la fuerzas, y de los coeficientes, de fricción estática y fricción cinética vemos que la cinética es menor como tal se explicaba en la teoría. Adicionalmente, se comprobó que los coeficientes de fricción entre las dos superficies de papel son mayores a los de la superficie de papel vs la felpa. También, fue posible determinar de igual forma que la fuerza normal es parte fundamental en la fuerza de fricción ya que al aumentar la masa aumenta la fuerza normal y se vio un aumento en la resistencia lo que demuestra que la fuerza de fricción aumenta proporcionalmente de acuerdo a la masa aunque los coeficientes se mantienen igual ya que dependen casi exclusivamente de las superficies en contacto.
Fuentes de Error
Entre las fuentes de error que se pueden señalar están:
La inconsistencia de la fuerza aplicada
La fricción de la polea
El error sistemático siempre presente
Grupo:
Dennis Bendaña
Paulette Urrutia
Jeffrey Rodríguez
Cuando un cuerpo esta en contacto con una superficie, se presenta una fuerza que actúa sobre él. Esta fuerza recibe el nombre de la fuerza de fricción, la cual se define como una fuerza que se opone al desplazamiento de un cuerpo sobre una superficie.
El coeficiente de fricción estático (Us) se define como el cociente entre la fuerza de fricción estática y la fuerza normal.
Us < Fs/N
Fs < N (Us)
El coeficiente de friccion cinetico (Uk) se define como el cociente entre la fuerza de fricción cinética y la fuerza normal.
Uk = Fk/N
Esta fuerza se presenta cuando se rompe el estado de reposo y el cuerpo inicia un movimiento.
Coeficientes
¿Cómo identificar Fs y Fk en la gráfica Fuerza vs Tiempo?
El coeficiente estático es siempre mayor que el coeficiente de cinético debido a que es más fácil mantener algo en movimiento a lo largo de una superficie horizontal, que iniciar el movimiento desde el reposo.
De las gráficas obtenidas de cada corrida se obtenía el punto máximo y el promedio cuando iba en velocidad constante.
“Max” = la fuerza de fricción estática (Fs)
“Average” = la fuerza de fricción cinética (Fs)

Distinguir entre coeficiente de fricción estático y coeficiente de fricción cinético.
Determinar experimentalmente, usando las gráficas, las fuerzas de fricción y sus coeficientes.
Distinguir entre fuerza de fricción estática y fuerza de fricción cinética.
¿Cómo se logró?
Usando el sensor de fuerza para medir la fuerza de la caja forrada de papel o de felpa que era halada por la pista de papel se logró, con la ayuda de Pasco Capstone, crear gráficas de fuerza vs tiempo.

A partir de éstas gráficas se obtuvieron los datos necesarios para crear otras gráficas de fuerza cinética vs fuerza normal y fuerza estática vs fuerza normal con las que se hallaron los coeficientes correspondientes.
Instructor: Ángela Luis
Laboratorio de Física-3013-009
Gráfica #1: Fuerza vs. Tiempo

Superficie: Felpa vs Papel
Masa: 594g
Fn = 5.82 N
Fs = 2.78 N
Fk = 1.65 N
Gráfica #2: Fuerza vs. Tiempo

Gráfica #4: Fuerza vs. Tiempo

Gráfica #3: Fuerza vs. Tiempo

Superficie: Felpa vs Papel
Masa: 1578 g
Superficie: Felpa vs Papel
Masa: 2076 g
Superficie: Felpa vs Papel
Masa: 1084 g
Fn = 15.46 N
Fs = 4.04 N
Fk = 2.14 N
Fn = 20.35 N
Fs = 5.24 N
Fk = 3.77 N
Fn = 10.62 N
Fs = 5.06 N
Fk = 2.17 N
Fn = 10.52 N
Fs = 5.33 N
Fk = 3.08 N
Fn = 5.69 N
Fs = 3.33 N
Fk = 1.95 N
Fn = 15.31 N
Fs = 7.33 N
Fk = 4.41 N
Fn = 20.23 N
Fs = 9.39 N
Fk = 5.45 N
Superficie: Papel vs Papel
Masa: 1073 g
Superficie: Papel vs Papel
Masa: 581 g
Superficie: Papel vs Papel
Masa: 1566 g
Superficie: Papel vs Papel
Masa: 2064 g
Gráfica #6: Fuerza vs. Tiempo

Gráfica #8: Fuerza vs. Tiempo

Gráfica #5: Fuerza vs. Tiempo

Gráfica #7: Fuerza vs. Tiempo

Gráfica #9: Fricción Cinética vs Normal
Coeficiente:
Uk = 0.149
Gráfica #10 : Fricción Estática vs Normal
Coeficiente:
Us = 0.131
Gráfica #11 : Fricción Cinética vs Normal
Coeficiente:
Uk = 0.244
Coeficiente:
Us = 0.417
Gráfica #12: Fricción Estática vs Normal
Formas de reparar el error:
Una recomendación a este experimento seria agregar un tipo de polea mecánica que ejerza una fuerza constante sobre el objeto ya que la experimentación se retrasó porque hubo que repetir varias veces el experimento para lograr conseguir una experimentación certera. Es posible que corrigiendo eso se logrará conseguir una experimentación más precisa.
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