EXPERIMENTO Nº 5

EXPERIMENTO Nº 5
COEFICIENTE DE ROCE DINAMICO
Objetivos.-
Investigar la dependencia del coeficiente de roce dinámico con respecto a :
1) la velocidad y la aceleración
2) la naturaleza y el área de las superficies en contacto
3) el peso del cuerpo que se desliza.
Equipo.- mesón de formalita
- bloque de fricción unido a una cuerda fina
- carro con rodamientos
- portapesas y pesas varias
- fotopuerta y polea
- computador y programa IDS.
Montaje.bloque de fricción
fotocompuerta
polea
El bloque de masa M desliza sobre
un riel de aluminio nivelado horizontalmente. Una cuerda une el bloque con el
portapesas pasando por una polea la que
al girar, activa la fotocompuerta, la que
genera las señales al computador.
M
riel
m
portapesas
Antecedentes teóricos . -
Cuando el bloque es liberado, desliza sobre el riel, mientras la(s) masas m caen.
Considerando ambas masas como un sistema, el Diagrama de Cuerpo Libre (DGL), incluye dos fuerzas :
la de gravedad actuando sobre m y el roce actuando sobre M ( ver diagrama inferior izquierdo ) .
N
Según la Segunda ley de newton, el vector suma de las
f
mg
fuerzas es igual a la masa del sistema multiplicada por la
aceleración del bloque. Entonces :
ΣF = mg - fk = ( M + m ) a
Mg
donde fk es la fuerza de roce cinético, dada por fk = µk· N
en que µk es el coeficiente de roce y N es la fuerza normal actuando
sobre el bloque, dada por N = M · g.
Resolviendo para µk , queda :
µ
k
=
mg − ( M + m ) a
Mg
( Ec. A )
Procedimiento.Parte 1 : dependencia de µk con la velocidad y con la aceleración. Como superficies en contacto se usarán la
formalita del mesón y la cara de madera ancha del bloque.
1a.- Ponga en el portapesas masas suficientes como para que el bloque se mueva solo por la tracción de ellas.
1b.- Reubique el bloque en su punto de partida
1c.- EN EL COMPUTADOR seleccione M - Motion Timer y presione ↵. Libere el bloque . Justo antes que
el bloque tope la polea o que el portapesas golpee el suelo, cese el registro con un ↵.
1d.- Con datos ya registrados, elija D - Data Analysis Option, presione ↵. En el nuevo menú, elija G - Graph
Data ↵ . Luego seleccione graficar Velocidad vs Tiempo . En la pantalla que sigue deje “On” solo las
opciones P , R y S.
1e.- Pantallee el gráfico. Anote en la Tabla 1 la pendiente de este gráfico, ella corresponde a la aceleración.
1f.- Mase el bloque, anote el valor en la Tabla 1.
1g.- Repita pasos 1c a 1e para tres masas m diferentes, de modo que tenga tres aceleraciones distintas.
1h.- Mediante la ecuación A, haga los cálculos pertinentes para µk , y complete la Tabla 1.
Tabla 1
Masa del bloque = ...........................................
Medida
Nº
1
2
3
masa ( m )
[ kg ]
Aceleración
[ m·s-2 ]
Observaciones
µk
Coeficiente de
correlación
R
Parte 2 : dependencia de µk con el área y la naturaleza de la superficie. Con una masa constante en el
portapesas ( elija una entre de las de la Tabla 1 ), efectúe un procedimiento análogo al de la Parte 1, pero usando
diferentes caras (áreas y naturalezas) del bloque. Anote sus resultados en las partes pertinente de la Tabla
2
Medida
Nº
1
2
3
4
Parte 3
1
2
3
.....
Tabla 2 : PARA LAS PARTES 2 y 3
Naturaleza de Tamaño de la Aceleración
la superficie
superficie
[ m·s-2 ]
Masa bloque
Natur / tamaño
a [ m·s-2 ]
µk
Masa bloque = cte = ........
Observaciones
R
µk
Observaciones
R
Parte 3 : dependencia de µk con la masa del bloque. Usando la cara de madera ancha del bloque, aumente
la masa de éste, sobreponiéndole masas. También aumente proporcionalmente la masa en portapesas.
En cada caso registre los datos como en la Parte 1. Complete la Tabla 2 en su parte inferior.
En su informe explicite las conclusiones que se desprenden de las tablas para
la dependencia del coeficiente de roce dinámico en cada variable analizada.
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SAV Enero / 2005