FUERZA DE ROZAMIENTO

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FUERZA DE ROZAMIENTO
A.Corrales, C. Alvarez, E.Cárdenas, C. Aleman y P. Cerpa
Departamento de Biología
Universidad de Sucre, Sincelejo
RESUMEN
“En esta práctica se hará énfasis en el estudio de las fuerzas de rozamientos, que se consideran como fuerzas de
resistencia al movimiento relativo de dos cuerpos en contacto, el principal propósito que tiene esta práctica es
analizar, comparar y relacionar las teorías estudiadas en clase y poder llevar estos conocimientos a la práctica, con
el fin de analizar experimentalmente cada una de sus características e importancia para el estudio del movimiento
de los cuerpos.” [1]
Palabras clave: Fuerza, rozamiento, movimiento, dinámico, estático.
ABSTRACT: In this practice, emphasis will be placed on the study of friction forces, which are considered as
resistance forces to the relative movement of two bodies in contact, the main purpose of this practice is to analyze,
compare and relate the theories studied in class and to be able to put this knowledge into practice, in order to
experimentally analyze each of its characteristics and importance for the study of the movement of bodies.
Keyword: Force, friction, movement, dynamic, static.
1. TEORÍA RELACIONADA
“La fuerza de rozamiento o de fricción puede definirse
como la fuerza que se opone al movimiento de una
superficie sobre otra, debido a su atracción mutua,a sus
irregularidades o ambas cosas. La dirección de esta
fuerza es la del movimiento, pero en sentido opuesto.
● La fuerza de rozamiento depende de la clase de
movimiento de las superficies.
● La fuerza de rozamiento es independiente del
área de las superficies en contacto.
● La fuerza de rozamiento es directamente
proporcional a la fuerza que comprime las
superficies entre sí.
Por ejemplo, la proporcionalidad es directa porque nos
permite suponer que si colocamos 4 ladrillos, la fuerza
será de 1600 gf, con 5 sería de 2000 gf, y así
sucesivamente. Expresando en forma matemática lo
anterior, tenemos: f a N
donde f es la fuerza de rozamiento o de fricción, a(alfa)
es un signo de proporcionalidad y N es la "normal", una
fuerza perpendicular al área de las superficies en
contacto, que en este caso es igual en magnitud y
dirección al peso de el (los) ladrillo (s), pero de diferente
sentido. Para eliminar el signo de proporcionalidad, hay
que introducir una constante que en este caso será µ 
(miu) que representa el coeficiente de fricción. Por lo
tanto, la expresión quedaría como:
1. f = N ecuación para hallar fuera de rozamiento.µ · 
Existen 2 tipos de fricción:
- Fricción estática: es la que se presenta cuando el cuerpo
está en reposo, si no hay tendencia al movimiento, no
habrá fuerza de fricción, o bien, se puede decir que la
fuerza de fricción estática (fe) es cero. Su valor
aumentará si se empieza a aplicar una fuerza
uniformemente hasta llegar a tener un valor máximo en
el instante en que el cuerpo empezará a moverse. La
ecuación que representa a la fricción estática es:
2. fe = eNµ
- Fricción cinética: es la fricción en movimiento, la
fuerza de fricción cinética aparece en el momento en que
el cuerpo empieza a moverse y se considera constante
(independiente de la velocidad del cuerpo, aunque se ha
comprobado que la fricción por deslizamiento crece muy
poco a velocidades bajas y es prácticamente constante
sólo a velocidades altas) . Su expresión matemática es:
3. fc = cN” [2]µ
1
FUERZA DE ROZAMIENTO
A.Corrales, C. Alvarez, E.Cárdenas, C. Aleman y P. Cerpa
2. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO
Para la realización de esta práctica que corresponde al
estudio de las fuerzas de rozamiento, se hizo un montaje
experimental como lo muestra la Figura 1, en el cual se
utilizaron los siguientes materiales: dinamómetro, placa
de aluminio, taco de madera, pesas de ranura con masas
de 50,4 gr y 100,0 gr y una regla.
Posteriormente se midió con la regla su longitud a, su
ancho b y altura c para el taco de madera, luego se
colocó el taco con la parte ancha sobre la placa de
aluminio en la superficie, seguidamente se tiró el taco de
madera con el dinamómetro aplicando una fuerza con
movimiento uniforme, se anotaron los datos obtenidos y
se procede hacer los mismos pasos, pero con el taco de
madera sobre la cara estrecha
Luego se carga el taco de madera con la pesa de ranura
con masa de 50,4 gr, se repite el paso descrito
anteriormente, se procede a cargar de nuevo con la pesa
de 100 gr y se anotan los datos obtenidos
Por último, se repiten el experimento esta vez añadiendo
las dos pesas para dar una masa de 150 gr se tira este con
el dinamómetro y se anotan los datos
Una vez obtenido los datos para cada uno de los pasos
descritos se procede a calcular los respectivos cálculos
teóricos que incluyen en esta práctica
figura 1, 2 y 3(materiales utilizados en esta práctica de laboratorio)
3. ANÁLISIS Y RESULTADOS.
X Y X.Y X² Y²
0 0 0 0 0
0.934 0.35 0.3269 0.872356 0.1225
1.428 0.55 0.7854 2.039184 0.3025
1.914 0.75 1.4355 3.663396 0.5625
2.41 0.95 2.2876 5.798464 0.9025
∑X ∑Y ∑X.Y ∑X² ∑Y²
6.684 2.60 4.8354 12.3734 1.89
tabla 3. (sumatoria de las fuerzas)
utilizamos fórmulas para hallar la regresión.
y = mx + b, donde m = 0,3953 x y b = -0,088
hallamos el valor de m, utilizando la fórmula:
𝑚 =
𝑛
𝑖
∑ 𝑥
𝑖
𝑦
𝑖( )−
𝑖
∑𝑥
𝑖
𝑖
∑𝑦
𝑖
𝑛
𝑖
∑𝑥
𝑖
2−(
𝑖
∑𝑥
𝑖
)
2
𝑚 = 5 4.835( )−(6.684)(2.60)
5 12.37( )−(6.684)2
𝑚 = 24.17−17.3761.85−44.67
𝑚 = 6.817.18
𝑚 = 0. 395
𝑏 = 𝑖
∑𝑥
𝑖
2
𝑖
∑𝑦
𝑖
−
𝑖
∑𝑥
𝑖
𝑖
∑𝑥
𝑖
𝑦
𝑖
𝑛
𝑖
∑𝑥
𝑖
2−(
𝑖
∑𝑥
𝑖
)
2
𝑏 = 12.37( ) 2.60( )− 6.684( ) 4.835( )
5 12.37( )−(6.684)2
𝑏 = 32.162−32.31761.85−44.67
𝑏 = −0.15517.18
𝑏 =− 0. 009
2
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A.Corrales, C. Alvarez, E.Cárdenas, C. Aleman y P. Cerpa
𝑟 = 𝑖
∑𝑥
𝑖
𝑦
𝑖
− 1𝑛 (
𝑖
∑𝑥
𝑖
)(
𝑖
∑𝑦
𝑖
)
𝑖
∑𝑥
𝑖
2− 1𝑛 (
𝑖
∑𝑥
𝑖
)
2
𝑖
∑𝑦
𝑖
2− 1𝑛 (
𝑖
∑𝑦
𝑖
)
2
𝑟 =
4.835( )− 15 (6.684)(2.60)
12.37( )− 15 (6.684)
2 (2.60)2− 15 (2.60)
2
𝑟 =
4.835− 15 (17.37)
12.37− 15 (44.67) 1.89−
1
5 (6.76)
𝑟 = 4.835−3.474
12.37−8.934 1.89−1.352
𝑟 = 1.3611.398 = 0. 97
1. calcula con a y b, y con a y c, las superficies de
rozamiento A, y anótalas en la tabla .
a / cm b / cm c / cm A / cm2 Fr / N
10,9 4,9 53,41 0,35
10,9 2,9 31,61 0,35
tabla 1. (fuerza de rozamiento y superficie)
2. ¿varía la fuerza Fr cuando la superficie A se hace
menor ?
R/ la fuerza Fr no varía con la superficie de los objetos
sino según su masa
3. ¿qué consecuencias sacas?
R/ que la masa y la fuerza de Fr son directamentes
proporcionales
4. calcula las fuerzas por peso Fg del taco + las masas, y
anótalas en la tabla 2.
Columna1 Fg / N Fr / N
taco con pasador 0,93429 0,35
+ 50g 1,42884 0,55
+ 100g 1,91492 0,75
+ 150g 2,40884 0,95
tabla 2. (fuerza de rozamiento y masa)
5. ¿depende la fuerza de rozamiento Fr de la carga del
taco?
R/ sí ya que al aumentar la masa del taco de madera esta
aumentara la Fuerza de Fr
6. lleva el diagrama de la fig 4 los valores medidos de la
fuerza de rozamiento Fr sobre la fuerza de peso Fg y une
los puntos.
7. ¿Qué tipo de línea resulta?
R/ resulta una pendiente
8. determina el incremento de la pendiente ∆𝐹𝑟 / ∆𝐹𝑔.
R/ Para hallar la pendiente se utiliza la siguiente
fórmula:
𝑚 =
𝑦
2
−𝑦
1
𝑥
2
−𝑥
1
Donde Y2, Y1, X2, X1 Son puntos de la recta entonces
𝑚 = 0.95−0.752.41−1.914
3
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A.Corrales, C. Alvarez, E.Cárdenas, C. Aleman y P. Cerpa
𝑚 = 0.20.49 = 0. 40
9. Esta magnitud se denomina coeficiente de rozamiento
¿esta en función de las características de lasµ µ
superficies en contacto ?
R/del punto anterior se obtuvo la pendiente, está
pendiente es igual o es la misma que el coeficiente de
rozamiento μ y si está en función de las superficies de
contacto lo anterior es demostrable mediante las
siguientes fórmulas.
∑ 𝐹 = 𝑚×𝑎
Según Newton la fuerza es igual a la masa por la
aceleración del sistema pero como se tuvo una fuerza
constante se puede decir que la aceleración es nula por lo
tanto la fuerza es igualada a cero
∑ 𝐹= 0
Ahora el movimiento ejercido por la fuerza tuvo un
rozamiento a la cual se le denominó Fuerza de
rozamiento esta fuerza en este caso es contraria a la
fuerza aplicada por lo tanto queda de la siguiente manera
𝐹 − 𝐹
𝑟
= 0
La fuerza de rozamiento en este sistema es denominada
de la siguiente forma
𝐹
𝑟
= µ × 𝑁
Donde N es la fuerza normal pero como esta es igual al
peso queda:
𝐹
𝑟
= µ × 𝑃
Al tener diferentes peso entonces la fuerza de fricción
varía de la siguiente forma
𝐹
𝑟
= µ×𝐹𝑔
4. CONCLUSIONES
En esta práctica se evidenció que cuando se desliza un
cuerpo sobre otro, o sobre un piso, existen fuerzas entre
el cuerpo que se desliza y la superficie sobre la cual se
produce ese deslizamiento. Éstas reciben el nombre de
fuerzas de fricción, o simplemente fricción, la cual se
opone al movimiento de objetos que están en contacto
entre sí.
5. REFERENCIAS
[1].https://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/froz.
html
[2]. Gutiérrez, Alvarado J.L & Salazar, Rodrigues J.
Física 3, preparatoria num 15.
http://cdigital.dgb.uanl.mx/la/1020115156/1020115156.
PDF
4
http://cdigital.dgb.uanl.mx/la/1020115156/1020115156.PDF
http://cdigital.dgb.uanl.mx/la/1020115156/1020115156.PDF