Practica no.8 ESTATICA: friccion en el plano inclinado.

PRÁCTICA No. 8
FRICCION EN EL PLANO INCLINADO
LAB. FUNDAMENTOS DE MECANICA 1
LABORATORIO DE: FUNDAMENTOS DE MECÁNICA.
TEMA: DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE Y FRICCION.
SUBTEMA: DEFINICION DE FUERZA DE FRICCION. CONCEPTOS DE
FRICCION ESTATICA Y FRICCION DINAMICA.
DESCRIPCION DE LA FUERZA DE FRICCION LÍMITE.
LEYES DE COULOMB-MORIN.
PERSONAL: PROFESORES DE LA ASIGNATURA O
PERSONAL DOCENTE CAPACITADO PARA
IMPARTIR EL LABORATORIO.
LUGAR: LABORATORIO DE MECÁNICA.
Normas de seguridad
• Trabajar dentro de la línea de seguridad
• No comer alimentos dentro del laboratorio
• Manejar con precaución el equipo para evitar accidentes
Equipo de seguridad
•Bata de laboratorio

PRÁCTICA No. 8
ACTIVIDAD DEL ALUMNO
Previamente a la realización de esta práctica se deberá entregar totalmente resuelto
el siguiente cuestionario, aplicando los conceptos teóricos expuestos en clase.
1. Hacer un resumen de dos cuartillas de la siguiente dirección electrónica
http://www.youtube.com/watch?v=nSKf3Gj5JT4&list=PLF43F5C641575CA92
&index=3 (clase 3: Tipos de fuerza: Peso, Normal y Tensión)
2. Hacer un resumen de una cuartilla de la siguiente dirección electrónica
http://www.youtube.com/watch?v=IjptcI4SBrY&list=PLF43F5C641575CA92&in
dex=4 (clase 4: Tipos de fuerza: Fuerza de fricción).
3. Hacer un resumen de tres cuartillas de la siguiente dirección electrónica
http://www.youtube.com/watch?v=9kgWvPBkrhs&feature=slpl (clase 5: Ideas
previas a la solución de problemas).
4. ¿Qué es el peso?
5. ¿Qué es la masa?
6. Define con tus propias palabras que es la fuerza normal.
7. ¿Por qué al analizar la fuerza normal, el cuerpo no se considera como un
punto, sino como un cuerpo?, en que parte de ese cuerpo se considera el
peso, justifique su respuesta.
8. ¿Qué es la fuerza de fricción?
9. ¿Cuál es la clave para determinar la dirección de la fuerza de fricción?
10.¿Por qué la fuerza de fricción es proporcional a la fuerza normal? Explique su
respuesta. ¿Cómo es la grafica de la fuerza de fricción contra la normal y que
significa la pendiente?
11.¿Qué característica tiene la fricción estática y que característica tiene la
fricción dinámica? Escriba y explique sus modelos matemáticos.
12.¿Qué relación existe entre la rugosidad y el coeficiente de fricción? En qué
momento ese coeficiente vale cero. Justifique su respuesta.
13.Dibuje un sistema donde involucre la fuerza de fricción, peso, fuerza normal y
la tensión.

PRÁCTICA No. 8
OBJETIVO:
El alumno:
a) Determinara los coeficientes de fricción estático y dinámico.
ACTIVIDADES:
1) Determinar el coeficiente de fricción estático entre dos superficies.
2) Determinar el coeficiente de fricción dinámico entre dos superficies.
SUSTANCIAS:
1 Tablero de pruebas.
1 Brazo HA-1.
1 Dinamómetro que marque gramos o una balanza granatoria.
Materiales para deslizar.
 Acrílico.
 Esponja.
 Madera.
 Acero.
 Vidrio.
 Lija.
ASPECTOS TEÓRICOS:
La fricción es definida como la resistencia por contacto ejercida por un cuerpo sobre
un segundo cuerpo, cuando este último se mueve o tiende a moverse con respecto
al primer cuerpo.
Por otra parte, la fricción se considera como una fuerza retardatriz, es decir, que
siempre actúa en sentido contrario al movimiento o a la tendencia del movimiento.
Existen dos tipos de rozamiento, el rozamiento seco o rozamiento de Coulomb y el
rozamiento húmedo.
El rozamiento húmedo se presenta entre capas de fluidos que se mueven a distintas
velocidades. Este rozamiento se considera cuando hay movimiento de los fluidos a
través de las tuberías y orificios, o que tratan del movimientos de cuerpos
sumergidos en fluidos móviles y también es útil en el estudio de mecanismos
lubricados.

PRÁCTICA No. 8
El rozamiento seco, estudia las situaciones donde solo intervienen cuerpos rígidos
en contacto con superficies no lubricadas.
La fuerza de rozamiento estática SF se presenta cuando el cuerpo no está en
movimiento sino a punto de moverse, y su fuerza de fricción cuando está quieto es la
máxima en ese momento y se representa como:
( )( )S SF N
Donde:
SF fuerza de fricción estática
S coeficiente de fricción estática
N fuerza normal por el rozamiento
La fuerza de rozamiento cinética o dinámica KF se presenta cuando el cuerpo está
en movimiento con una velocidad creciente y permanece aproximadamente
constante y se representa como:
( )( )K KF N
Donde:
KF fuerza de fricción dinámica
K coeficiente de fricción dinámico
N fuerza normal por el rozamiento
El ángulo de fricción es el ángulo que se da entre la fuerza resultante o reacción total
y la fuerza normal. Depende del valor de la resistencia por fricción F . Si F es igual a
cero, el ángulo será cero, pero a medida que el ángulo aumenta, también lo hace F .
El valor particular de este ángulo cuando se experimenta la máxima resistencia de
fricción, se define como el ángulo de fricción. Actúa en su máximo valor, solo cuando
el movimiento es inminente.
El ángulo de fricción se define así:
F N
tg
N N

   
Es decir, que la tangente del ángulo de fricción es igual al coeficiente de fricción,
esto es:
tg 
Comprobando este ángulo de fricción, esto se hará a través de la siguiente figura:

PRÁCTICA No. 8
Y
N
Fs
X
w
Figura 1
Realizando su diagrama de cuerpo libre y haciendo adecuaciones.
Diagrama 1
ANGULO DE FRICCION
a
Y

90o

N Fuerza Normal
SF fuerza de fricción

 W peso del cuerpo

X

PRÁCTICA No. 8
Pasándolo a un eje de coordenadas más fácil de entender
Y
N

SF
WY  W
WX
Diagrama 2
Con esto comprobamos que:
F N
tg
N N

   
Leyes de Coulomb Morin para el estudio de la fricción en seco.
Estas leyes prácticamente son cuatro:
1. La fuerza de fricción estática es independiente de las superficies en contacto
y solo en función de la naturaleza de las mismas.
2. La fuerza de fricción dinámica es independiente del tamaño de las superficies
en contacto.
3. La magnitud de la fuerza de fricción estática máxima es directamente
proporcional a la fuerza normal a dichas superficies.
4. La máxima fuerza de fricción estática es mayor que la fuerza de fricción
desarrollada cuando ha comenzado el movimiento.

PRÁCTICA No. 8
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
ACTIVIDAD I: DETERMINAR EL COEFICIENTE DE FRICCION ESTATICO
ENTRE DOS SUPERFICIES.
1) Se tomara el peso de cada uno de los materiales a deslizar. Anotarlos en la
tabla 8.1A.
2) Se reconocerá cual es el brazo HA-1 para fricción (ver figura 2).
Figura 2
3) Se coloca el brazo AH-1 en el tablero de pruebas, como se muestra en la
figura 3.
Figura 3
Topes polea
Sujetador de la base transportador guía
Hilo indicador del ángulo
Brazo AH-1
MATERIAL A DESLIZAR
ANGULOS DE FRICCION

PRÁCTICA No. 8
4) En la teoría se comprobó que el ángulo de la barra es el que marca el
transportador. En otras palabras el ángulo del transportador es el ángulo 
(ver diagrama 1 y diagrama 2).
5) El sistema tiene una forma tal que se puede colocar un material base (en
nuestro caso será de madera), de esta forma sobre él, se podrá deslizar otro
tipo de material.
6) Se irá variando el ángulo del brazo; se tomaran 5 lecturas de los ángulos
antes de que el material empiece a deslizarse, estas serán para determinar el
coeficiente de fricción estático. Anotar estos valores en la tabla de lecturas
8.2A.
7) Para calcular el coeficiente de fricción se utilizara la siguiente fórmula:
S tg 
Donde:
S coeficiente de fricción estático
 ángulo de fricción
8) Para determinar la fuerza de fricción es necesario obtener la normal, que
como sabemos es la fuerza que se opone a la del peso sobre el eje de las “Y”,
que es igual en magnitud, dirección y de sentido contrario a ésta y en éste
caso se identifica con la componente WY del peso W. Esto es:
0YN W  por lo tanto (checar en el diagrama 2)
YN W donde
cosYW W  por lo que deducimos que:
cosN W 
Donde:
N fuerza normal
W fuerza del peso
9) Ahora ya podemos calcular la fuerza de fricción de acuerdo a la siguiente
fórmula:
( )( )S SF N 
Donde:
SF fuerza de fricción estática
N fuerza normal
S coeficiente de fricción estático

PRÁCTICA No. 8
ACTIVIDAD II: DETERMINAR EL COEFICIENTE DE FRICCION DINAMICO
ENTRE DOS SUPERFICIES.
1) Se seguirá variando el ángulo del brazo; se tomarán 2 lecturas de los ángulos,
la primera cuando el material empiece a deslizarse, esta es la lectura de
“ángulos críticos” en los cuales el cuerpo está a punto de deslizarse y en el
cual se desliza sobre la superficie inclinada.
2) La segunda lectura se hará cuando el cuerpo ya se está deslizando. Anotar
estos valores en la tabla 8.3A.
3) Para calcular el coeficiente de fricción se utilizara la siguiente fórmula:
K tg 
Donde:
4) Para determinar la fuerza de fricción es necesario obtener la normal, que
como sabemos es la fuerza que se opone a la del peso sobre el eje de las “Y”,
que es igual en magnitud, dirección y de sentido contrario a ésta y en éste
caso se identifica con la componente WY del peso W. Esto es:
0YN W  por lo tanto (checar en el diagrama 2)
YN W donde
cosYW W  por lo que deducimos que:
cosN W 
Donde:
N fuerza normal
W fuerza del peso
5) Ahora ya podemos calcular la fuerza de fricción de acuerdo a la siguiente
fórmula:
( )( )K KF N 
Donde:
KF fuerza de fricción dinámica
N fuerza normal

PRÁCTICA No. 8
TABLAS DE LECTURAS:
TABLA 8.1A.
Peso de cada material a deslizar W (g)
Acrílico
Esponja
Madera
Acero
Vidrio
Lija
TABLA 8.2A.
Acrílico Esponja Madera Acero Vidrio Lija
Prueba 
(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)
1
2
3
4
5
TABLA 8.3A.
Acrílico Esponja Madera Acero Vidrio Lija
Prueba 
(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)

(ángulo de
fricción)
1
2

PRÁCTICA No. 8
MEMORIA DE CÁLCULOS:
El alumno hará un desarrollo DETALLADO de acuerdo a lo que se pide en la tabla
de resultados de forma limpia y ordenada.
TABLAS DE RESULTADOS:
TABLAS 8.2B.
Acrílico
Prueba  (ángulo de fricción) N (fuerza normal) SF (fuerza de fricción estática)
1
2
3
4
5
Esponja
1
2
3
4
5
Madera
1
2
3
4
5
Acero
1
2
3
4
5

PRÁCTICA No. 8
Vidrio
1
2
3
4
5
Lija
1
2
3
4
5
TABLAS 8.3B.
Acrílico
1
2
Esponja
1
2
Madera
1
2
Acero
1
2
Vidrio

PRÁCTICA No. 8
1
2
Lija
1
2
CUESTIONARIO No. 8
1) Realice el problema que viene explicado en la siguiente dirección electrónica:
http://www.youtube.com/watch?v=ivg_-
nBMVg0&list=PLF43F5C641575CA92&index=6 (clase 6: Problema 1: Bloque
jalado por una cuerda).
2) Realice el problema que viene explicado en la siguiente dirección electrónica:
http://www.youtube.com/watch?v=mlt1Xmz9v6w&list=PLF43F5C641575CA92
&index=7 (clase 7: Problema 2: Lanzamiento de un bloque en un plano
inclinado).
3) ¿Qué es una cuña? ¿Para qué me sirve? La siguiente
figura representa una cuña para partir un tronco, indique
en la figura las fuerzas que intervienen.
4) ¿Qué es un cojinete? ¿Para qué me sirve? ¿Qué tipo de
reacción se tiene con estos soportes (checar practica
anterior)? Indique en que parte de un automóvil se tiene cojinetes, y que
pasaría si no existiera una buena lubricación.
5) ¿Qué es una banda? ¿Para qué me sirve? ¿Cómo se usa la friccion en una
banda en el alternador de un carro?
6) Explique el procedimiento para el frenado de un ferrocarril, ¿es necesario
hacer un cálculo de la fricción? Justifique su respuesta.
7) Explique cómo suben o bajan pendientes muy inclinadas los ferrocarriles, ¿es
necesario hacer un cálculo de la fricción? Justifique su respuesta.
8) Como se construye una carretera para autos, con una pendiente muy
inclinada. Anexe un diagrama de su fricción.
F

PRÁCTICA No. 8
9) Realice un análisis del proceso de frenado de los carros con sistema ABS.
10)Investigar cómo se usa la fricción para pulir un piso.
BIBLIOGRAFÍA:
El alumno deberá de incluir toda aquella fuente de información a la que haya
recurrido.
ANEXOS

PRÁCTICA No. 8

Practica no.8 ESTATICA: friccion en el plano inclinado.

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