Las Fuerzas de Fricción
The Forces of Friction
Integrantes del grupo: Alejandro J. Mercado Borrero, Sebasthian Rosa Muñoz, José Cordero Flores
Universidad de Puerto Rico Recinto de Mayagüez.
Departamento de física, Laboratorio Física I, Sección 021.
Instructor: Jesús D. Guerra Yépez
Septiembre 25 de 2024
Resumen
En este experimento se estudiaron la fricción estática (con un objeto en reposo) y la fricción cinética (con un
objeto en movimiento). En la primera fase, se midió la fuerza necesaria para mover un objeto al agregar
diferentes masas, y se graficaron los resultados en función de fuerza y tiempo, lo que permitió calcular los
coeficientes de fricción. En la segunda parte, se utilizó un plano inclinado para determinar el ángulo en el
que el objeto comenzaba a moverse y el ángulo donde alcanzaba una velocidad constante tras recibir
pequeños impulsos. A partir de estos ángulos, se calcularon ambos coeficientes. Se constató que la fricción
estática era mayor que la cinética y que una mayor masa incrementaba la fricción. Las diferencias
porcentuales fueron del 0.4% para la fricción estática y del 10.03% para la cinética.
Palabras claves: fricción estática, fricción cinética, fuerza
1.
2.
Introducción
2.1 Tablas
La fricción es una fuerza resistente que se
genera cuando dos objetos están en contacto
y se deslizan uno sobre el otro. Se
distinguen dos tipos de fricción: la que
impide el inicio del deslizamiento y la que
se opone al movimiento una vez que el
deslizamiento ha comenzado. A la primera
se le denomina fricción estática, mientras
que a la segunda se le conoce como fricción
cinética. Este informe tiene como propósito
determinar
experimentalmente
los
coeficientes de fricción estática y cinética
entre dos materiales específicos, así como
comprender la diferencia entre ambas
fuerzas. Los coeficientes de fricción
representan la relación entre la magnitud de
la fuerza de fricción entre dos superficies en
contacto y la magnitud de la fuerza normal
con la que los objetos se presionan
mutuamente. Para alcanzar este objetivo, se
emplearán diferentes configuraciones
experimentales que permitirán examinar la
relación entre la fuerza aplicada y la
resistencia al movimiento.
Esta tabla muestra los valores obtenidos durante el
experimento. La m es el peso que se le añadió al
carrito, el cual incrementaba 0.2kg en cada caso. La
M es la masa del carro como tal, lo cual en nuestro
caso fue de 0.093kg. La N es la fuerza que se le
ejerció al carrito. El 𝑓𝑓𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 es la fuerza máxima para
que el carro empezara a moverse, y finalmente, el 𝑓𝑓𝑘𝑘
es la fuerza que se opone al movimiento del carro.
Datos y cómputos.
Caso
1
2
3
4
5
6
m (kg)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
M+m(kg)
0.293
0.493
0.693
0.893
1.093
1.293
N(N)
2.87
4.84
6.31
8.27
10.23
12.19
𝑓𝑓𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 (N)
1.8
2.5
2.9
4.4
5.3
6.1
Tabla 1. Fricción Estática Máxima(N), Fricción
Cinética(N), Masa del Carro(kg) y Fuerza
Ejercida(N)
2.2. Gráficas
Esta grafica muestra la relación de 𝑓𝑓𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 con N. 𝑓𝑓𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
se colocó en el eje de y, mientras que la N se colocó
en el eje de x. Luego, con esta gráfica, se encontró la
pendiente de la misma, lo cual se comparó con el
𝑓𝑓𝑘𝑘 (N)
1.3
2.1
2.5
3.6
4.8
5.8
Universidad de Puerto Rico
coeficiente de fricción estático. Este mismo
procedimiento se realizó, pero con el 𝑓𝑓𝑠𝑠 en vez del
𝑓𝑓𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 , y comparándolo con el coeficiente de fricción
cinético.
mantener un movimiento constante, generando así
más fricción.
Se puede observar que los coeficientes de fricción
estática y cinética aumentan a medida que se añade
más peso. Se define el coeficiente de fricción estática
como la fuerza necesaria para iniciar el movimiento,
mientras que el coeficiente de fricción cinética se
refiere a la fuerza medida durante el movimiento.
Los resultados muestran que la fricción de arranque
es superior a la fricción en movimiento.
Figura 1. Relación 𝑓𝑓𝑠𝑠𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 -N.
2.3. Cálculos y resultados
El plano inclinado se puede utilizar para determinar
los coeficientes de fricción estática y cinética:
(1)
𝜇𝜇𝑠𝑠 = tan 𝜃𝜃𝑠𝑠
𝜇𝜇𝑘𝑘 = tan 𝜃𝜃𝑘𝑘
%𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 =
Cálculos:
%𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 =
��𝑓𝑓𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 � − |𝜇𝜇𝑘𝑘 |�
��𝑓𝑓𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 � + |𝜇𝜇𝑘𝑘 |�
2
(2)
∗ 100% (3)
𝜇𝜇𝑠𝑠 = tan 26 = 0.488
También, se pudo encontrar el coeficiente de fricción
estática relacionado con la tangente del ángulo de
inclinación de un plano, en el que el objeto
permanece en equilibrio. Al aumentar el ángulo, el
objeto comienza a deslizarse, lo que indica que el
coeficiente de fricción estática es igual a la tangente
del ángulo de equilibrio.
Finalmente, de la misma manera que se encontró el
coeficiente de fricción estático se halló el coeficiente
de fricción cinética en relación con la tangente de un
ángulo de inclinación, donde el objeto se desliza a
velocidad constante. Se establece que el coeficiente
de fricción cinética es también igual a la tangente de
ese ángulo. Comparando estos coeficientes con las
pendientes de las gráficas, 0.486 para la fricción
estática máxima y 0.492 para la fricción cinética, se
hallaron las diferencias porcentuales. Estas fueron de
0.4% para la fricción estática y del 10.03% para la
fricción cinética.
4. Conclusión
𝜇𝜇𝑘𝑘 = tan 24 = 0.445
En
este
experimento,
determinamos
experimentalmente los coeficientes de fricción
estática y cinética, destacando la diferencia entre
ambos. Se encontró que la fuerza de fricción estática
máxima (Fₛₘáₓ) se alcanza justo antes de que un
objeto comience a deslizarse, y está dada por el
coeficiente de fricción estática (μₛ) y la fuerza normal
(N) entre las superficies. Una vez que el objeto se
pone en movimiento, la fuerza de fricción cinética
(Fₖ) permanece constante y está relacionada con el
coeficiente de fricción cinético (μₖ) y la fuerza
normal (N). Estos coeficientes son esenciales para
comprender las características de las superficies en
contacto y su influencia en el movimiento. Tras el
análisis y la representación gráfica de los datos, se
�|0.492| − |0.445|�
∗ 100% = 10.03%
�|0.492| + |0.445|�
2
3. Análisis de Resultados y Discusión
El análisis detalla los resultados de la tabla 1 y figura
1 del experimento, mostrando la relación entre peso,
masa, fuerza normal y las fuerzas de fricción estática
y cinética. En la tabla 1, se evidencia que, al
aumentar el peso del objeto, también se incrementa
la fuerza normal y, a su vez, la fuerza de fricción.
Esto sugiere que un mayor peso aumenta el contacto
con la superficie, lo que requiere más fuerza para
2
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5. Referencias
obtuvo lo siguiente: en la primera parte del
experimento, el coeficiente de fricción estática
promedio (μₛ) fue de 0.486, mientras que el
coeficiente de fricción cinética promedio (μₖ) fue de
0.492. En la segunda parte, se obtuvo un coeficiente
de fricción estática promedio (μₛ) de 0.488 y un
coeficiente de fricción cinética promedio (μₖ) de
0.449. Esto indica una diferencia porcentual de 10%
en los valores de fricción cinética (μₖ), y una
diferencia porcentual de 0.4% en los valores de
fricción estática (μₛ). Cabe destacar que estos
resultados pueden estar influenciados por varios
factores, como la fuerza aplicada durante el
experimento, el ángulo de la superficie, la humedad,
la temperatura y posibles errores de calibración en
los instrumentos o el software utilizado.
[1] López, Roura, Manual de Experimentos de Física
I Edición 1, p. 6-72.
[2] Moebs, Ling, Sanny. University Physics Vol 1,
p.267-29
[3] Hewitt. Física Conceptual Edición 10, p.59-61.
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