Datos Proyecto final

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Datos Proyecto final

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Universidad de Puerto Rico

Recinto de Rio Piedras

Departamento de Fsica

Proyecto Final

Buscando el coeficiente de friccin de diferentes superficiesBianca Rivera Ramrez #801-09-5913

Jolly Negron Cueva #801-08-4278

Elayna Salgado Riquelme #801-07-8164

Primer Semestre Ao 2011-2012

Fisi-3013-005

Prof. Piyush K. Sharma

Ejecutado el 15 de noviembre del 2011

22 de noviembre del 2011

ndice

Teora

3-5Objetivos

6

Materiales6Datos7Clculos7-16Resultados17

Discusin y Conclusin 18-19Referencias20Introduccin

Constantemente vemos diferentes cuerpos en movimiento sobre diferentes superficies. Ejemplos: gomas de autos sobre la carretera, una persona caminando un bloque deslizndose en una rampa. Cuando estos cuerpos estn en contacto se presenta una resistencia al movimiento. A esta resistencia, que existe en todas partes, se le conoce como fuerza de friccin. Esta fuerza se debe a las imperfecciones, muchas veces microscpicas, que hay entre los cuerpos y las superficies.

Existen dos tipos de fuerzas de friccin: la esttica y la cintica. La friccin esttica es la resistencia que se debe superar para poner en movimiento un cuerpo con respecto a otro. Este tipo de fuerza acta cuando los cuerpos estn en reposo. Por el contrario, la friccin cintica es la resistencia que se opone al movimiento pero una vez que ste ya comenz.

Para determinar la magnitud de los diferentes tipos de friccin se utiliza el coeficiente de friccin. Este coeficiente expresa la oposicin al movimiento que ofrecen las superficies de dos cuerpos en contacto, y la direccin es siempre opuesta a la direccin del movimiento. Usualmente se representa con la letra griega . (Fr- fuerza de friccin, N- magnitud de la fuerza normal).

Con esta ecuacin tambin se puede calcular los dos coeficientes de friccin: el esttico y el cintico. Donde elcoeficiente de friccin estticocorresponde al de la mayor fuerza que el cuerpo puede soportar inmediatamente antes de iniciar el movimiento y elcoeficiente cintico corresponde a la fuerza necesaria para mantener el cuerpo en movimiento una vez iniciado.

En este proyecto se utiliz diferentes tipos de superficies para determinar sus coeficientes de friccin. Los materiales que se utilizaron fueron: papel, papel de aluminio, wax, y felpa. Haciendo uso de las siguientes ecuaciones, se determin la aceleracin (a) y el coeficiente de friccin esttico y cintico (k):

a= (v2-v1)/t ,

donde a= aceleracin, v= velocidad y t= cambio en tiempo

a= (v22-v21)/2d,

donde a= aceleracin, v= velocidad, y d= distancia

k= [mg-(m+M)a]/Mg,

donde k= coeficiente de friccin cintica, m= masa de portamasas, M= masa de bloque, a= aceleracin

s= tansdonde k= coeficiente de friccin cintica y k= es el ngulo

En la primera parte de este proyecto se estudi la aceleracin constante de un sistema de dos cuerpos, en donde uno de los objetos est sujeto a la fuerza de friccin. Se utiliz la segunda ley de Newton (F=ma) para calcular k en trminos de las masas conocidas, g, y la aceleracin del sistema, a.

En la segunda parte, los mismos dos cuerpos estuvieron en contacto, pero inclinados y se encontr el ngulo en el cual el objeto se deslizaba a una velocidad constante (a=0).

Objetivos

Poder determinar el coeficiente de friccin de varias superficies de manera experimental. Determinar experimentalmente el coeficiente de friccin cintica mediante dos mtodos diferentes.

Buscar la mejor manera para determinar el coeficiente de friccin experimental

Comparar el coeficiente de friccin experimental con el terico del libro.Materiales

Computadora

ScienceWorkshop 750 Interface

1 Pista lineal

1 Carrito con su bandera

2 Photogates

1 Regla pequea

1 Polea

1 Conjunto de masas

1 Portamasa de 50 g

1 Nivel de burbuja

1 varilla soporte con sujetador

1 clamp de 90 grados

Hilo para sujetar el portamasa

Diferentes materiales para poder determinar sus coeficientes de friccin

DatosSuperficiesDistancia entre los photogates

(cm)

dMasa del carrito con la superficie

(g)

MMasa del portamasa (g)

mVelocidad 1

(m/s2)Velocidad 2

(m/s2) Tiempo

(s)Angulo de deslice

()

Papel de Lija151481000.150.390.4449N/A

Felpa151421900.120.300.5560N/A

Papel15144550.250.280.395015

Papel de Cera15143600.220.230.461017

Papel de Aluminio15144620.340.460.269019

ClculosA. Papel de Lija

Primera Aceleracin

Segunda Aceleracin

% de Diferencia

B. Felpa

Primera Aceleracin

Segunda Aceleracin

% de Diferencia

C. Papel

Primera Aceleracin

Segunda Aceleracin

% de Diferencia

Coeficiente cintico

D. Papel de Cera

Primera Aceleracin

Segunda Aceleracin

% de Diferencia

Coeficiente cintico

E. Papel de Aluminio

Primera Aceleracin

Segunda Aceleracin

% de Diferencia

Coeficiente cintico

Resultados:

En la metodologa realizada se dividi en 2 partes donde la primera fue manteniendo la superficie recta y en la segunda se mantuvo la pista inclinada. En la primera parte se tomaron los resultados de las velocidades del movimiento y el tiempo que tom realizarlo se sacaron 2 aceleraciones y con cada una de ellas se busc el coeficiente de friccin experimental. Ambos se compararon tomando en cuenta el porcentaje de diferencia para observar cul daba un resultado mejor. Tambin el resultado del coeficiente de friccin experimental se compar con el coeficiente terico que tiene cada una de las superficies utilizadas, para as sacar el porcentaje de deferencia entre ambos. Los resultados obtenidos se encuentran en la Tabla #1.

En la segunda parte se inclin la pista a cierto grado que nos permitiera que el carrito corriera con una aceleracin constante para poder obtener el cociente de friccin utilizando la ecuacin de la tangente. Aqu se tom tambin el porcentaje de diferencia entre el coeficiente obtenido en la primera parte y el tomado en esta ltimo, al igual que con el terico. Esto se realiz para poder observar cun efectivo son los mtodos realizados para encontrar tanto las aceleraciones como los coeficientes cinticos. Los resultados para los coeficientes de friccin cinticos se pueden observar en la Tabla #2.

Al realizar cada tirada se mantuvo en mente ciertas predicciones de lo que cada una de las integrantes pensaba que sucedera al movimiento con cada superficie. Algunas se cumplieron, mientras que otras para nuestra sorpresa no ocurrieron como se pens. Entre ellas estuvo el tipo de movimiento y velocidad que tendra la felpa y el papel de cera, tanto con la pista recta como inclinada.

Discusin y Conclusin:

Mediante la realizacin de la experimentacin se pudo llevar a cabo una serie de pasos para observar cmo se van afectando las diferentes fuerzas, como la normal, friccin, aceleracin y gravedad, una a la otra y cmo se relacionan entre s. Al realizar la experimentacin con el papel de lija se obtuvieron resultados esperados en ambas partes ya que su superficie es una muy spera. Por otro lado, al utilizar la felpa se obtuvo resultados que no concordaban con nuestras predicciones. En la utilizacin de la misma se pens que al ser un material relativamente suave, el mismo correra sin ningn problema, pero no fue as. Al usarla fue cuando ms masa se tuvo que poner en el portamasas, a pesar de ser cuando menor pes el carrito, y no se encontr ningn ngulo, de los que se podan realizar, que permitiera que el carrito corriera libremente al igual que con el papel de lija. Esto se pens que pudo haber sido ya que la felpa es un material relativamente pesado comparado con los dems materiales utilizados como superficie. Por lo tanto, se encontr que la felpa tuvo el mayor coeficiente de friccin, an ms que el papel de lija que al tacto es la superficie que ms spera se senta.

En cuanto al papel de maquinilla utilizado se encontr que este es el que menor masa tuvo que utilizarse para hacerlo moverse constantemente. Comparndolo con el papel de cera y el papel de aluminio, los cuales fueron los prximos dos con menor masa utilizada, se encontr que entre los tres el papel de maquinilla fue el que menor ngulo se tuvo que utilizar para que el carrito se moviera constantemente, seguido por el papel de cera y el papel de aluminio. En este mismo orden fueron los resultados obtenidos en el movimiento recto. Esto contradijo nuestras predicciones ya que se pens que el papel de cera, por tener esa capa de cera que lo hace ms suave al tacto, sera el papel que menos friccin causara. Por lo tanto, se obtuvo que el papel de maquinilla tuvo el menor coeficiente de friccin. Esto pudo haber sido ya que al tacto la superficie del papel de maquinilla es ms suave, mientras que la del papel de cera, adems de s ser suave, es algo ms pegajoso al rozarlo sobre la misma superficie.

En cuando a los resultados en generales obtenidos se encontr que los mismos fueron contundentes al tipo de movimiento que se estaba realizando, a la velocidad a la que iban y al tiempo que estuvieron corriendo. Adems, que comparando los valores obtenidos experimentalmente con aquellos tericos buscados ambos fueron bastante parecidos. Esto coincide con los porcentajes de diferencia que todos fueron menos de 1%.

Mediante el pasado anlisis se pudo observar que al tener unos coeficientes de friccin cintico tan bajos debe significar que amba