Contenido
- TL; DR (demasiado largo; no leído)
- Medir el tiempo de movimiento
- Calcular la fuerza de fricción
- Graficar la fuerza de fricción
- Grabar datos de rampa
La fricción ocurre de dos maneras: cinética y estática. La fricción cinética actúa sobre un objeto que se desliza sobre una superficie, mientras que la fricción estática ocurre cuando la fricción impide que el objeto se mueva. Un modelo simple pero efectivo para la fricción es que la fuerza de fricción, f, es igual al producto de la fuerza normal, N, y un número llamado coeficiente de fricción, μ. El coeficiente es diferente para cada par de materiales que contactan entre sí, incluido un material que interactúa consigo mismo. La fuerza normal es la fuerza perpendicular a la interfaz entre dos superficies deslizantes; en otras palabras, qué tan fuerte se empujan entre sí.
TL; DR (demasiado largo; no leído)
La fórmula para calcular el coeficiente de fricción es μ = f ÷ N. La fuerza de fricción, f, siempre actúa en la dirección opuesta al movimiento previsto o real, pero solo paralelo a la superficie.
Medir el tiempo de movimiento
Para medir la fuerza de fricción, establezca un experimento en el que un bloque, tirado por una cuerda que pasa sobre una polea y se une a una masa colgante, se deslice a través de una pista. Comience el bloque lo más lejos posible de la polea, suelte el bloque y registre el tiempo, t, que se necesita para moverse una distancia, L, a lo largo de la pista. Cuando la masa colgante es pequeña, es posible que deba empujar el bloque muy ligeramente para que se mueva. Repita esta medición con diferentes masas colgantes.
Calcular la fuerza de fricción
Calcule la fuerza de fricción. Para comenzar, primero calcule Fnet, la fuerza neta sobre el bloque. La ecuación es Fnet = 2ML ÷ t2, donde M es la masa del bloque en gramos.
La fuerza aplicada sobre el bloque, aplicada, es el tirón de la cuerda causado por el peso de la masa colgante, m. Calcule la fuerza aplicada, aplicada = mg, donde g = 9.81 metros por segundo al cuadrado, la constante de aceleración gravitacional.
Calcule N, la fuerza normal es el peso del bloque. N = Mg.
Ahora, calcule la fuerza de fricción, f, la diferencia entre la fuerza aplicada y la fuerza neta. La ecuación es f = Fapplied - Fnet.
Graficar la fuerza de fricción
Grafica la fuerza de fricción, f, en el eje y contra la fuerza normal, N, en el eje x. La pendiente le dará el coeficiente de fricción cinética.
Grabar datos de rampa
Coloque el objeto en la pista en un extremo y levántelo lentamente para formar una rampa. Registre el ángulo, θ, en el que el bloque comienza a deslizarse. En este ángulo, la fuerza de gravedad efectiva que actúa por la rampa es apenas mayor que la fuerza de fricción que impide que el bloque comience a deslizarse. La incorporación de la física de la fricción con la geometría del plano inclinado da una fórmula simple para el coeficiente de fricción estática: μ = tan (θ), donde μ es el coeficiente de fricción y θ es el ángulo.