MACROPROCESO RECURSOS E INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS Nombre del Proceso: LABORATORIOS Nombre del Documento: FORMATO PARA PRACTICAS DE LABORATORIO CÓDIGO: LA-FM-007 VERSIÓN: 3 FECHA: 18/Marzo/2017 INFORMACIÓN BÁSICA NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Rozamiento Estático y Cinético ASIGNATURA: Física Mecánica TEMA DE LA PRÁCTICA: Fricción entre materiales LABORATORIO A UTILIZAR: Laboratorio de Física TIEMPO: 2Horas TRABAJO GRUPAL: PRÁCTICA No: 9 TRABAJO INDIVIDUAL: CONTENIDO DE LA GUÍA COMPETENCIAS DISCIPLINARES Comprende el concepto de fricción para determinar experimental mente la fricción de un sistema dinámico y estático Diferencia el coeficiente estático y dinámico para poder determinarlo en dos superficies diferentes Analiza los resultados obtenidos para llegar a las conclusiones de la práctica realizada COMPETENCIAS INVESTIGATIVAS Realiza la búsqueda bibliográfica en fuentes confiables que permitan dar respuesta a las situaciones problema evidenciados en la consulta previa y en el informe de laboratorio MARCO TEÓRICO Figura 1 Rozamiento Para (Freedman y et al. 2009) en la mayoría de los sistemas físicos, los efectos de la fricción no son fácilmente predecibles, o incluso medibles. Las interacciones entre objetos que causan resistencia al movimiento parecen ser debidos a efectos microscópicos, las irregularidades de las superficies, pero también en parte a las interacciones a nivel molecular. Sin embargo, aunque no se entienden los fenómenos totalmente, hay algunas propiedades de la fricción que se mantienen para la mayoría de los materiales bajo muchas condiciones diferentes. MACROPROCESO RECURSOS E INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS Nombre del Proceso: LABORATORIOS Nombre del Documento: FORMATO PARA PRACTICAS DE LABORATORIO CÓDIGO: LA-FM-007 VERSIÓN: 3 FECHA: 18/Marzo/2017 La ecuación que define la fuerza de fricción estática para un sistema en reposo es: Fs s N donde s es el coeficiente de rozamiento estático y (1) N es la fuerza normal que actúa sobre el bloque: N Mg (2) Ahora, si consideramos un sistema dinámico donde un bloque de masa M se sitúa sobre una mesa nivelada unido mediante un hilo a una masa ( m ) que cuelga de una polea como indica la figura 1. Cuando se libera la masa m y comienza a caer, el bloque M se desplazará a lo largo de la mesa. La figura 1 presenta el sistema físico y el respectivo diagrama de cuerpo libre para cada una de las masas en presencia de fricción. (Hewitt, 2007). Figura 1. Sistema físico y diagramas de cuerpo libre Para el caso de la masa M aplicando la segunda Ley de Newton tenemos que: F x donde Fk T Fk Ma es la fuerza de rozamiento cinético que viene dada por: Fk k N Donde k (3) es el coeficiente de rozamiento cinético y (4) N es la fuerza normal que actúa sobre el bloque: N Mg (5) Reemplazando las ecuaciones (4) y (5) en la ecuación (3) obtenemos: F T k Mg Ma (6) x Para el caso de la masa m aplicando la segunda Ley de Newton tenemos que: F y T mg ma (7) Despejando la tensión T de la ecuación 7 y reemplazando en la ecuación 6 obtenemos el coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque de Masa M y la superficie. k mg ( M m)a Mg (8) Como concluye (Sears y et al. 2005) en general, el coeficiente de rozamiento cinético del bloque depende del tipo de materiales que rozan entre sí. El coeficiente de rozamiento estático se obtiene al considerar en la ecuación 6 el valor de la aceleración nulo, que por lo general se evidencia al obtener un movimiento rectilíneo uniforme, de esta forma se obtiene: S m M (9) MACROPROCESO RECURSOS E INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS Nombre del Proceso: LABORATORIOS Nombre del Documento: FORMATO PARA PRACTICAS DE LABORATORIO CÓDIGO: LA-FM-007 VERSIÓN: 3 FECHA: 18/Marzo/2017 CONSULTA PREVIA La siguiente actividad tiene como objetivo, realizar un análisis preliminar a la fuerza de rozamiento. Ingrese a las siguientes direcciones: http://www.youtube.com/watch?v=QWtO9H8-vjc http://www.slideshare.net/eviana67/fuerza-de-rozamiento-evb Interactúe con el video y compleméntelo con lecturas de los textos guía. Cada grupo debe realizar un cuadro sinóptico o mapa conceptual del tema tratado con una extensión mínima de una hoja por ambas caras. PALABRAS CLAVE *Rozamiento estático, Rozamiento cinético, Fricción METODOLOGÍA MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS A UTILIZAR Materiales y Equipos Reactivos Materiales Estudiante 1 Computador Alcohol 1 Interfaz Algodón 1 Bloque de madera Una barra de plastilina 1 Porta-masas 1 Sensor de Movimiento 1 Polea 5 masas PRECAUCIONES Y MANEJO DE MATERIALES Y EQUIPOS. CONSULTA DE EQUIPO ESPECIALIZADO. El estudiante debe manipular con precaución el montaje, para evitar algún tipo de lesión a causa de la caída de alguno de los que hacen parte del montaje de la práctica. El estudiante debe seguir atento las instrucciones del profesor a la hora de conectar los elementos a la toma corriente para evitar una mana conexión que pueda originar lesiones por una descarga eléctrica y a su vez dañar los equipos El estudiante deberá repasar los conceptos antes mencionados, se les hará entrega de los elementos, verifique el estado de los mismos en el momento en que se le entreguen. MACROPROCESO RECURSOS E INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS Nombre del Proceso: LABORATORIOS Nombre del Documento: FORMATO PARA PRACTICAS DE LABORATORIO CÓDIGO: LA-FM-007 VERSIÓN: 3 FECHA: 18/Marzo/2017 PROCEDIMIENTO A UTILIZAR 1. Con algodón empapado con alcohol, limpie el riel sobre el cual se va a deslizar el bloque de madera. Limpie también las caras de madera del bloque. Deje secar por 1 minuto. Deseche el algodón en la caneca de basura del laboratorio. 2. Con la plastilina arme dos aros de dos gramos cada uno y un aro de un gramo. Estas serán las pesas de 1 y 2 gramos que complementarán el juego de pesas facilitado para la experiencia. Verifique las masas formadas de las plastilinas con la báscula. 3. Arme el sistema indicado en la figura 1. Figura 1. Montaje Experimental 4. Utilice el sensor de movimiento para determinar el tipo de movimiento del sistema. 5. Para determinar el coeficiente de rozamiento estático, vaya colocando sobre el portamasas masas pequeñas una por una hasta cuando el bloque empiece a moverse suavemente. En estos momentos proceda a calcular el coeficiente de rozamiento estático. Utilice la ecuación 9 y consigne sus datos en la Tabla 1. 6. Para determinar el coeficiente de fricción cinético, agregue 50 gramos al sistema colgante, buscando de esta manera que el sistema se mueva con aceleración constante. Obtenga la aceleración experimental como la pendiente del diagrama de velocidad en función del tiempo. Mediante Data Studio. Utilice la ecuación 8 y consigne sus datos en la tabla 2 para rozamiento cinético. 7. Para los casos señalados en el numeral 4 y 5 registre los valores de las masas M y m utilizadas. Escriba los valores en las tablas 1 y 2 de la hoja de respuestas. 8. Repita el procedimiento anterior para obtener datos para la otra cara del bloque. Todos los valores obtenidos, deben ser consignados en las tablas que aparecen en el formato del informe de laboratorio. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Freedman, R. A. S., Young, F. W., Zemansky, H. D., & Young, M. W. H. D. (2009). Sears Zemansky Física universitaria: con física moderna/Física universitaria (No. 53). Addison-Wesley. Serway, R., & Jewett, J. (2005). Física para ciencias e ingeniería. International Thomson, México. Hewitt, P. G. (2007). Física conceptual (No. 530 H611f). México, MX: Pearson Educación ELABORÓ Grupo o Programa de: REVISÓ Director de Programa de: Profesores de Laboratorio de Docente titular de Física Laboratorio de Física Fecha: Enero de 2019 Fecha: Enero de 2019 APROBÓ Jefatura de Laboratorios Fecha: Enero de 2019 MACROPROCESO RECURSOS E INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS Nombre del Proceso: LABORATORIOS Nombre del Documento: FORMATO PARA PRACTICAS DE LABORATORIO CÓDIGO: LA-FM-007 VERSIÓN: 3 FECHA: 18/Marzo/2017 INFORME DE LABORATORIO ESTUDIANTES: ASIGNATURA: GRUPO: NOTA: CARRERA: TRABAJO GRUPAL: TRABAJO INDIVIDUAL: FORMULE TRES HABILIDADES QUE DESEE ADQUIRIR O DESARROLLAR A TRAVÉS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Elabore un Mapa conceptual del tema a tratar en la Práctica de Laboratorio. RESULTADOS Tabla 1. Datos y resultados del experimento de Rozamiento Estático. La cara A es madera, B es Paño. Cara del Bloque Masa M Masa m ( Kg ) ( Kg ) s Fuerza Normal N (N ) Fs ( N ) A B Tabla 2. Datos y resultados del experimento de Rozamiento Cinético. La cara A es madera, B es Paño. Fuerza Aceleración Masa M Masa m Cara del Normal Fk ( N ) k m s2 ( Kg ) ( Kg ) Bloque N (N ) A B MACROPROCESO RECURSOS E INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS Nombre del Proceso: LABORATORIOS Nombre del Documento: FORMATO PARA PRACTICAS DE LABORATORIO Análisis de Resultados: CÓDIGO: LA-FM-007 VERSIÓN: 3 FECHA: 18/Marzo/2017 ________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ CUESTIONARIO PARTE I: PREGUNTAS DE CONSULTA PREVIA 1. En la figura adjunta encuéntrese la aceleración que requiere el carro para evitar que caiga el bloque B. El coeficiente de fricción estática entre el bloque y el carro es µ𝒔 . 2. Para el ejercicio anterior determine la fuerza con la que se debe empujar el carro para que el bloque B no se caiga sí: El carro tiene una masa de 5 kg y el coeficiente de fricción µ𝒔 = 𝟎. 𝟔𝟓 MACROPROCESO RECURSOS E INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS Nombre del Proceso: LABORATORIOS Nombre del Documento: FORMATO PARA PRACTICAS DE LABORATORIO CÓDIGO: LA-FM-007 VERSIÓN: 3 FECHA: 18/Marzo/2017 PARTE II: PREGUNTAS RELATIVAS A LA EXPERIENCIA 1. ¿Qué ocurre con la fuerza que se necesita para hallar el rozamiento estático de cada uno de los elementos? . 2. ¿Cuál de las superficies presenta una mayor aceleración a la hora de hallar el coeficiente de rozamiento dinámico? 3. ¿Es coherente que el coeficiente estático sea mayor que el dinámico? Explique su respuesta CAUSAS DE ERROR Y ACCIONES PARA OBTENER MEJORES RESULTADOS CONCLUSIONES: ________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ APLICACIÓN PROFESIONAL DE LA PRÁCTICA REALIZADA MACROPROCESO RECURSOS E INFRAESTRUCTURA Y LABORATORIOS Nombre del Proceso: LABORATORIOS Nombre del Documento: FORMATO PARA PRACTICAS DE LABORATORIO CÓDIGO: LA-FM-007 VERSIÓN: 3 FECHA: 18/Marzo/2017 BIBLIOGRAFIA UTILIZADA ANEXOS RUBRICA DE EVALUACIÓN COMPETENCIAS A EVALUAR COMPETENCIA INVESTIGATIVA Realiza la búsqueda bibliográfica en fuentes confiables que permitan dar respuesta a las situaciones problema evidenciados en la consulta previa y en el informe de laboratorio COMPETENCIA COGNITIVA Propone las habilidades a alcanzar de acuerdo con las actividades propuestas en la práctica Organiza conceptos estructurados de manera lógica evidenciados en el mapa conceptual teniendo en cuenta las formulas del tema y un diagrama que ejemplifique el mismo. Aplica coherentemente los conceptos para la solución de situaciones problema planteados en los cuestionarios. Integra el conocimiento que va a adquirir en la práctica a desarrollar con una aplicación profesional mediante un esquema con su respectiva explicación COMPETENCIA SOCIO AFECTIVA Entrega en los tiempos establecidos la guía con el fin de dar cumplimiento de los cronogramas del Docente Desarrolla habilidades de trabajo en equipo priorizando la toma de decisiones y la escucha de diferentes propuestas COMPETENCIA COMUNICATIVA Utiliza lenguaje técnico para dar respuestas a los cuestionarios, consultas y preguntas que presenta la guía Apropia conceptos evidenciados en las conclusiones COMPETENCIA DISCIPLINAR Analiza los resultados obtenidos en el laboratorio con el propósito de relacionarlos con los fundamentos teóricos Halla las variables físicas correspondientes a la práctica haciendo uso de los diferentes métodos de análisis experimental, comparando siempre con los valores de referencia. Además, expresa las respectivas causas de error y propone mejoras en la metodología COMUNICATIVA Y/O COGNITIVA Aplica el aprendizaje adquirido en la consulta previa, mediante la solución de problemas puntuales NOTA FINAL 0 1 2 3 4 5
