fuerza de rozamiento

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FACULTAD DE INGENIERÍA
ÁREA COMÚN DE FÍSICA
LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA
	
	
FUERZA DE ROZAMIENTO
RESUMEN
En la primera parte del laboratorio, utilizamo0s un "carro" de madera y un porta peso con diferentes masas, tanto en el carro como en el porta peso, para estudiar la relación entre la fuerza de fricción y la masa del objeto. Realizamos mediciones con tres materiales (madera, acrílico y caucho) y se aplicamos la ecuación de mínimos cuadrados para graficar los datos y calcular el coeficiente de fricción. Encontramos que a medida que aumenta la masa del objeto, también lo hacia la fuerza de fricción, demostrando una relación directamente proporcional.
 En la segunda parte del experimento, utilizamos cinco pesos diferentes en el carro y variamos el ángulo del plano inclinándolo hasta que el carro se deslizara. 
Tomamos datos de la masa del carro y del ángulo de inclinación para calcular el coeficiente de fricción. Se demostró que, a mayor masa, se necesitaba un ángulo de inclinación mayor para que el carro se deslizara, y esto estaba inversamente relacionado con el coeficiente de fricción.
Palabras clave: (Fuerza, fricción, objeto, masa)
ABSTRACT
In the first part of the laboratory, a wooden "cart" and a weight holder with different masses, both on the cart and on the weight holder, were used to study the relationship between the
 friction force and the mass of the object. Measurements were made with three materials (wood, acrylic and rubber) and the least squares equation was applied to graph the data and
Calculate the coefficient of friction. It was found that as the mass of the object increases, so does the friction force, demonstrating a directly proportional relationship.
 In the second part of the experiment, five different weights were used on the cart and the angle of the inclined plane was varied until the cart slid. Data were taken on the mass of the car and the angle of inclination to calculate the coefficient of friction. It was shown that the greater the mass, the greater the angle of inclination was needed to the car would slide, and this was inversely related to the coefficient of friction.
Key words: Force, friction, object, mass.
Fuerza de Rozamiento
UPC
4
1. INTRODUCCIÓN
En el laboratorio realizado, se investigan las complejas interacciones entre la fuerza de fricción, la masa del objeto y el tipo de material en contacto. La experimentación se dividió en dos partes, para analizar cómo la fuerza de fricción variaba en relación con la masa del objeto, y los datos obtenidos sobre la masa del carro y el ángulo de inclinación se utilizaron para calcular el coeficiente de fricción.
2. MARCO TEÓRICO
 
Fuerza de rozamiento: La fuerza de rozamiento, no es un concepto sencillo. Se precisa realizar experimentos que pongan en evidencia sus características esenciales, La fuerza de rozamiento, también conocida como fuerza de fricción, se da cuando hay dos cuerpos en contacto. Este fenómeno permite estudiar el movimiento de estos, y es de dos tipos: estática y dinámica. 
El rozamiento entre dos superficies en contacto ha sido aprovechado por nuestros antepasados más remotos para hacer fuego frotando maderas. En nuestra época, el rozamiento tiene una gran importancia económica, se estima que si se le prestase mayor atención se podría ahorrar muchísima energía y recursos económicos.
En este laboratorio hicimos uso de las siguientes formulas:
 (1)
Donde:
μ= Coeficiente de rozamiento.
 (2)
Donde:
F= Fuerza de rozamiento.
μ = Coeficiente de rozamiento.
N= Fuerza.
Ecuación de mínimos cuadrados:
 (3)
Donde:
 A= Es la pendiente.
 n= Es el número de datos.
3. PROCEDIMIENTO
En la primera parte del laboratorio, se ubicó un “carro” de madera y una porta peso sostenido con otra cuerda para jalar el “carro”, en la porta peso y en el “carro” se colocaron 5 masas diferentes y se tomó el dato de las 5 masas diferentes con cada material (madera, acrílico y caucho) para luego realizar la ecuación de mínimos cuadrados, hallar la pendiente y graficar los datos. En la segunda parte solo se usó el “carro” con 5 pesos diferentes y se inclino el aparato de fuerza de fricción hasta que se deslizara el “carro” y se tomo dato de la masa del “carro” y del ángulo para luego hallar el coeficiente de fricción con la formula dada.
Materiales:
· Carro de madera.
· Aparato de fuerza de fricción.
· Porta peso.
· Pesas.
· Acrílico.
· Caucho.
· Balanza análoga.
Figura 1. Carro de madera.
Figura 2. Aparato de fuerza de fricción.
Figura 3. Porta peso.
Figura 4. Pesas.
Figura 5. Acrílico.
Figura 6. Caucho.
4. DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS
Tabla 1. Datos medidos experimentalmente.
	Objeto
	
	
	Carro
	
	
	Porta peso
	
	
	Acrílico
	
	
	Caucho
	
	
Primera Parte:
Tabla 2. Datos medidos experimentalmente.
	Carro: 
	Porta peso: 
	Carro:
	Porta peso: 
	0,212
	0,15
	2,0776
	1,47
	0,262
	0,25
	2,5676
	2,45
	0,412
	0,35
	4,0376
	3,43
	0,462
	0,4
	4,5276
	3,92
	0,522
	0,58
	5,1156
	5,684
Tabla 3. Mínimos cuadrados.
	
	
	
	
	2,08
	1,47
	4,32
	3,05
	2,57
	2,45
	6,59
	6,29
	4,04
	3,43
	16,30
	13,85
	4,53
	3,92
	20,50
	17,75
	5,12
	5,68
	26,17
	29,08
	
	
	
	
Gráfica 1. Fuerza del carro en función de la fuerza de la porta peso.
Tabla 4. Datos medidos experimentalmente.
	Acrílico: 
	Porta peso: 
	Acrílico:
	Porta peso: 
	0,2462
	0,22
	2,41
	2,16
	0,3762
	0,37
	3,69
	3,63
	0,4462
	0,43
	4,37
	4,21
	0,5662
	0,55
	5,55
	5,39
	0,6562
	0,58
	6,43
	5,68
Tabla 5. Mínimos cuadrados.
	
	
	
	
	2,41
	2,16
	5,82
	5,20
	3,69
	3,63
	13,59
	13,37
	4,37
	4,21
	19,12
	18,43
	5,55
	5,39
	30,79
	29,91
	6,43
	5,68
	41,35
	36,55
	
	
	
	
Gráfica 2. Fuerza del carro con acrílico en función de la fuerza de la porta peso.
Tabla 6. Datos medidos experimentalmente.
	Caucho: 
	Porta peso: 
	Caucho:
	Porta peso: 
	0,2553
	0,2
	2,50
	1,96
	0,3753
	0,31
	3,68
	3,04
	0,4553
	0,4
	4,46
	3,92
	0,5553
	0,55
	5,44
	5,39
	0,6553
	0,6
	6,42
	5,88
Tabla 7. Mínimos cuadrados.
	
	
	
	
	2,50
	1,96
	6,26
	4,90
	3,68
	3,04
	13,53
	11,17
	4,46
	3,92
	19,91
	17,49
	5,44
	5,39
	29,61
	29,33
	6,42
	5,88
	41,24
	37,76
	
	
	
	
Gráfica 3. Fuerza del carro con caucho en función de la fuerza de la porta peso.
Segunda Parte:
Tabla 8. Datos medidos experimentalmente.
	Carro: 
	
	
	0,262
	18
	0,32
	0,292
	18
	0,32
	0,362
	17
	0,3
	0,432
	16
	0,28
	0,542
	16
	0,28
Tabla 9. Datos medidos experimentalmente.
	Acrílico: 
	
	
	0,2462
	15
	0,26
	0,3462
	16
	0,28
	0,4762
	17
	0,3
	0,5562
	16
	0,28
	0,6662
	16
	0,28
Tabla 10. Datos medidos experimentalmente.
	Caucho: 
	
	
	0,2553
	33
	0,64
	0,3553
	33
	0,64
	0,4753
	33
	0,64
	0,6553
	32
	0,62
	0,7553
	31
	0,6
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS
La fuerza de fricción entre dos superficies, según las leyes de Newton, está relacionada con el coeficiente de fricción y la fuerza normal. La fuerza normal generalmente se calcula multiplicando la masa del objeto por la gravedad. Cuando aumenta la masa del objeto, la fuerza normal también aumenta, lo que a su vez hace que el coeficiente de fricción sea mayor. Esto significa que la fuerza de fricción y la masa del objeto son directamente proporcionales: a medida que la masa aumenta, la fuerza de fricción también aumenta.
 Como se observa en las gráficas son lineales. El coeficiente de fricción se puede sacar de la fórmula de la gráfica como la pendiente, esto demuestra la relación de la fuerza de fricción y la fuerza normal. De la primera grafica que es 0.91, de la segunda grafica que es 0.93 y el de la tercera grafica 0.89, podemos entender que a medida que el material es más rugoso el coeficiente de fricción es mayor, en orden de mayor fuerza de fricción seria: el acrílico, el carro y el caucho. 
El coeficiente de rozamiento es unidimensional, este cambia dependiendo de la superficie donde esté haciendo contacto la masa. En un plano inclinado si se aumenta el ángulo de inclinación gradualmente antes de que empiece a deslizarse, la fricción alcanzara su punto mayor
A mayor masa,el ángulo del plano inclinado deberá ser mayor para poder que se deslice, con esto a mayor ángulo el coeficiente de fricción será menor, por lo que el ángulo seria directamente proporcional con la masa e inversamente proporcional con el coeficiente de fricción. Como se puede observar en las tablas de la segunda parte del ejercicio, el caucho es que más requiere de un mayor ángulo y así el que mayor coeficiente de fricción tiene, el que menos requiere de estas dos características anteriores es el acrílico.
6. CONCLUSIONES
- En la primera parte del laboratorio se comprueba que existe una relación directamente proporcional entre la masa del objeto y la fuerza de fricción. A medida que la masa aumenta, también lo hace la fuerza de fricción. Esto concuerda con las leyes de la física, donde la fuerza de fricción depende en gran medida de la fuerza normal, que aumenta con la masa. 
- El coeficiente de fricción varía según el material de las superficies en contacto. Se observa que superficies más rugosas, como el acrílico, tienen coeficientes de fricción más altos en comparación con superficies más suaves, como el caucho. Esto resalta la importancia de considerar el tipo de material en el análisis de la fricción.
- En la segunda parte del experimento se observa una relación inversamente proporcional entre la masa del objeto y el ángulo de inclinación necesario para que el objeto se deslice. A medida que la masa aumenta, se necesita un ángulo de inclinación mayor para el deslizamiento, lo que indica un coeficiente de fricción menor. Esta relación es coherente con los principios de la física que rigen la fricción en superficies inclinadas.
7. REFERENCIAS
¿Qué es la fuerza de rozamiento? (2020, febrero 21). Fundación Aquae. https://www.fundacionaquae.org/fuerza-rozamiento-experimento/
Fernández, J. L. (s/f). Fuerza de Rozamiento. Fisicalab.com. Recuperado el 31 de octubre de 2023, de https://www.fisicalab.com/apartado/fuerza-rozamiento