μk - Universidad Don Bosco

UNIVERSIDAD DON BOSCO
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICA
LABORATORIO DE FISICA
ASIGNATURA: FISICA TECNICA
LABORATORIO 4: COEFICIENTE DE FRICCION
I. OBJETIVO GENERAL
Confirmare las leyes del rozamiento y determinar los coeficientes de fricción estático y cinético
II. INTRODUCCION TEORICA
El conocimiento de los fenómenos de fricción, desgaste y lubricación son de vital importancia en la
formación de profesionales actuales ya que estos son una de las causas mayoritarias de fallas en
la industria. Cuando un cuerpo se mueve sobre una superficie o a través de un medio viscoso,
como el aire o el agua, hay una resistencia al movimiento debido a que el cuerpo interactúa con
sus alrededores. Dicha resistencia recibe el nombre de fuerza de fricción. Las fuerzas de fricción
automáticamente se oponen al movimiento, nunca la favorecen y de hecho existen aun cuando no
se produzca movimiento relativo. La fuerza de fricción es muy importante en la vida cotidiana.
Esta fuerza es siempre tangencial a la superficie en los puntos de contacto con el cuerpo, y tiene
un sentido tal que se opone al movimiento posible o existente del cuerpo respecto a esos puntos.
Por otra parte estas fuerzas de fricción están limitadas en magnitud y no impedirán el movimiento
si se aplican fuerzas lo suficientemente grandes.
En la interacción entre dos superficies aparecen diversos fenómenos cuyo conocimiento es de
vital importancia. La fuerza de fricción es debida a varios efectos que suponen aportación de
energía. Son tres fenómenos fundamentales que aparecen y se describen a continuación:
Fricción: Efecto que proviene de la existencia de fuerzas tangenciales que aparecen entre 2
superficies sólidas en contacto cuando permanecen unidas por la existencia de esfuerzos
normales a las mismas.
Desgaste: Consiste en la desaparición de material de la superficie de un cuerpo como
consecuencia de la interacción con otro cuerpo.
Adhesión: Capacidad para generar fuerzas normales entre dos superficies después de que han
sido mantenidas juntas. Es decir, la capacidad de mantener dos cuerpos unidos por la generación
anterior de fuerzas de unión entre ambos.
La fuerza de fricción estática
f
S
máxima es igual a la mínima fuerza necesaria para iniciar el
f
k que actúa entre dos superficies que se deslizan con
movimiento. La fuerza de fricción cinética
movimiento relativo es igual a la mínima fuerza necesaria para conservar el movimiento relativo.
f
La relación entre la magnitud de la máxima fuerza de fricción estática
fuerza normal N se llama coeficiente de fricción estático

La
S
 f
s
,
s
 N
s
S
y la magnitud de la
, y se calcula así:
 tan
relación entre la magnitud de la fuerza de fricción cinética
normal N se llama coeficiente de fricción cinético

k
.
f
k
y la magnitud de la fuerza
La fuerza de fricción cinética se calcula
utilizando la siguiente ecuación:
f
k
 N
k
El coeficiente de fricción cinético se calcula utilizando la siguiente ecuación:

k

f
k
N
La Fig. N° 1 muestra a una fuerza de fricción contra una fuerza aplicada. Cuando F supera a
f
s, máxima
el objeto se acelera hacia la derecha. Cuando el objeto está en movimiento la fuerza
retardadora es menor, a esta fuerza retardadora se le llama fuerza de fricción cinética
F
f
k
f
k
. Si
el objeto se mueve hacia la derecha con velocidad constante.
Fig. N° 1
Leyes fundamentales de la fricción






La fuerza de fricción es proporcional a la fuerza que se ejerce perpendicularmente (normal)
a las superficies de contacto.
La fuerza de fricción es independiente del área aparente de contacto. Por esta razón objetos grandes y pequeños del mismo par de materiales, presentan el mismo coeficiente de
fricción.
La fuerza de fricción teóricamente es independiente de la velocidad de deslizamiento (aunque no es así en la práctica debido a la sensibilidad de los materiales de fricción a la presión, a la velocidad y a la temperatura).
La fricción depende de las substancias en contacto.
La fricción depende del estado en que se encuentre las superficies (grado de pulimentación, barnizado, grasa, etc.)
La fricción por deslizamiento es independiente de la forma y el área de la superficie en
contacto.
Para que un cuerpo se mueva con velocidad constante es necesario que la suma de las
fuerzas que actúan sobre él sea iguales a cero. De esta manera, si sobre un cuerpo actúa una
fuerza horizontal constante con movimiento horizontal a velocidad constante, se puede decir
que dicha fuerza anula a la fuerza de fricción que existe entre el cuerpo y la superficie. (Fig. N°
2)
N
F
f
mg
Fig. Nº 2 Diagrama de cuerpo libre
 y
s
k son constantes adimensionales
y los valores dependen de la naturaleza de las dos
superficies (Tabla N° 1).
 
, para superficies consideradas lisas los valores son pequeños y para superficies ásperas
son más grandes
s
k
Tabla N° 1: Valores de coeficientes de fricción
Materiales
Acero sobre acero
Aluminio sobre acero
Cobre sobre acero
Hule sobre concreto
Madera sobre madera
Hielo sobre hielo
Vidrio sobre vidrio

s
0.74
0.61
0.53
1.0
0.25 - 0.5
0.15
0.94

k
0.57
0.47
0.36
0.80
0.20
0.06
0.4
* Fuentes Serway
III. TAREA PREVIA
1. Escriba tres aplicaciones de la fuerza de fricción
2. ¿Existe realmente una superficie lisa? Explicar.
3. ¿Cuándo un cuerpo se mueve a velocidad constante? Explique.
4. Si la fuerza neta que actúa sobre un sistema no está equilibrada, ¿Cómo es su movimiento?
IV. MATERIAL Y EQUIPO
Polea con soporte
Porta pesas
Bloque
Balanza
Plano inclinado
Hilo de nylon
Transportador y escuadra Nota: los traerá el estudiante
V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PARTE A: FRICCION ESTATICA
1. Colocar el bloque sobre el plano inclinado y a partir de la posición horizontal  = 0°, levantar
el plano suavemente y aumentar el ángulo de inclinación (Fig. N° 3)
Fig. Nº 3. Plano Inclinado
2. Anotar el valor del ángulo para cuando empieza a deslizarse.
3. Repetir los pasos anteriores hasta completar la tabla N° 3
Masa del bloque __________kg
Tabla N° 3: Ángulos de inclinación
Observación
 max
1
2
3
4
5
PARTE B: FRICCION CINÉTICA
1. Atar la cuerda al bloque y el otro extremo de la cuerda al porta pesas construyendo el sistema
tal como se muestra en la Fig. N° 4.
A
C
Fig. Nº 4 Aplicación de fuerzas horizontal constante
2. Agregar 30 g de masa al bloque y colocar en el porta pesa la masa necesaria que haga moverse al bloque con velocidad constante. Anotar resultados en la tabla N° 4.
3. Repetir el procedimiento anterior hasta completar la tabla N° 4
Tabla N°4: Masa del bloque y porta pesa
Observación
1
2
3
4
5
Masa bloque (kg)
Masa porta pesas (kg)
VI. HOJA DE ANALISIS DE RESULTADOS
1- Utilizando los datos de la tabla N° 3. Calcular el valor del coeficiente de fricción estático.
Complete la tabla N° 5
Tabla N° 5 Valores de coeficiente de fricción estático
Observación
 max
µs
1
2
3
4
5
2- Utilizando los datos de la tabla N° 5. Encontrar la incertidumbre para el coeficiente de fricción
estático
3- Utilizando los datos de la tabla N° 4. Encontrar el valor de F(N), N(N) y el coeficiente de fricción cinético. Completar la tabla N° 6
Tabla N° 6: Valores del coeficiente de fricción cinético
Observación
m. bloque(Kg.)
m. porta pesas(kg)
F(N)
N(N)

k
1
2
3
4
5
4- Hacer el gráfico F – N utilizando papel milimetrado
5- ¿Cuál es la relación de proporcionalidad entre F y N?
6- Encontrar la ecuación experimental del gráfico
7- Encuentre el valor de

a partir de la ecuación anterior
8- ¿Depende el coeficiente de fricción de la clase del material en contacto?____ ¿Por qué?
k
9- Escribir las aplicaciones que tiene la fuerza de fricción en su carrera de estudio
10- Conclusiones y comentarios.
Física técnica. Laboratorio Nº 4. Hoja de criterios de evaluación de los resultados experimentales
Departamento: Ciencias Básicas
Laboratorio: Física
Asignatura: Física Técnica
NOTA
Coeficiente de Fricción
N°
Apellidos
Nombres
Carnet
Firma
GT
1
2
3
4
5
Nombre y firma del Docente de Laboratorio:
MESA:
N°
GL:
Criterios a evaluar
FECHA:
% Asignado
1
Presentación y orden
2
Utilizando los datos de la tabla N° 3. Calcular el
valor del coeficiente de fricción estático. Complete la tabla N° 5
10
Utilizando los datos de la tabla N° 5. Encontrar la
incertidumbre para el coeficiente de fricción
estático.
10
Utilizando los datos de la tabla N° 4. Encontrar el
valor de F(N), N(N) y el coeficiente de fricción
cinético. Completar la tabla N° 6
10
5
Hacer el gráfico F – N
milimetrado
10
6
¿Cuál es la relación de proporcionalidad entre F
y N?
7
Encontrar la ecuación experimental del gráfico
10

a partir de la ecuación
10
¿Depende el coeficiente de fricción de la clase
del material en contacto?____ ¿Por qué?
10
3
4
8
Encuentre el valor de
anterior
9
5
k
utilizando papel
10 Escribir las aplicaciones que tiene la fuerza de
fricción en su carrera de estudio
11 Conclusiones y comentarios.
TOTAL DE PUNTOS
5
10
10
100
% Obtenido Observaciones