Práctica 5: Rozamiento Seco

André Hernán Quisaguano Paredes, Gr4, andre.quisaguano@epn.edu.ec

Olmedo Duberli Puente Chinche, Gr4, olmedo.puente@epn.edu.ec
Laboratorio de Física General, Departamento de Formación Básica, Escuela Politécnica Nacional
Ing. Mario Chilla, martes 14 de enero de 2020, 10-11

Resumen— En la siguiente práctica determinaremos los Una fuerza representa entonces una interacción. Cuando una
coeficientes de rozamiento estático y cinético que presentan partícula no está sometida a ninguna fuerza, se mueve con
diferentes superficies aplicadas por una misma fuerza, mediante el momento lineal constante (Primera Ley) [1].
uso de las Leyes de Newton.

Palabras clave — Rozamiento, Fuerza, Peso, Dinámica, Sensor.

Sustituyendo la definición de momento lineal y suponiendo que
la masa de la partícula es constante, se llega a otra expresión
I. INTRODUCCIÓN para la Segunda Ley:
⃡⃗
𝑑𝜌
En nuestro universo existen varios factores que determinan la 𝐹⃗ = , 𝐹⃗ = 𝑚𝑎⃗ (2)
𝑑𝑡
dinámica de una partícula ya sea impidiendo que este se mueva  Tercera Ley de Newton
o a su vez que no cambie su movimiento.
Una destacable para nuestro estudio es el coeficiente de Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último ejerce
rozamiento que presentan las diferentes superficies, las cuales sobre el primero una fuerza igual en módulo y de sentido
pueden disminuir de mayor a menor medida según el material contrario a la primera [1].
con el que estén hechos.
II. METODOLOGÍA DE EXPERIMENTACIÓN 𝐹12⃗ = −𝐹21⃗ (3)
Usaremos un pequeño bloque de madera el cual tiene
diferentes superficies en cada una de sus caras.
Ataremos al bloque una cuerda la misma que se encuentra
unida a una balanza donde se puede colocar varías masas para
variar la fuerza aplicada al bloque, esto nos permitirá
determinar el coeficiente de rozamiento cinético como el
estático, a través de los diferentes datos que encontraremos al
intercambiar las diferentes pesitas.
Posteriormente con los datos obtenidos y las leyes de
Newton determinaremos los diferentes coeficientes de
rozamiento en cada una de las superficies.
III. MARCO TEÓRICO
A. Dinámica
La dinámica es la parte de la Mecánica que estudia las
relaciones entre las causas que originan los movimientos y las B. Fuerza de Rozamiento
propiedades de los movimientos originados. Las Leyes de
Las leyes clásicas del rozamiento describen los factores de
Newton constituyen los tres principios básicos que explican el
los que depende la fuerza de rozamiento. Fueron enunciadas por
movimiento de los cuerpos, según la mecánica clásica [1].
Guillaume Amontons (1663-1705) y Charles Augustin de
Coulomb (1736-1806) y establecen que:
 Primera Ley de Newton
 La fuerza de rozamiento entre dos cuerpos es
Esta ley es conocida como la ley de inercia y explica que para
proporcional a la fuerza normal que ejerce un
modificar el estado de movimiento de un cuerpo es necesario
cuerpo sobre el otro [2].
actuar sobre él. Definimos una nueva magnitud vectorial
 La fuerza de rozamiento no depende del área de
llamada momento lineal (o cantidad de movimiento) p de una
contacto de ambos cuerpos, aunque sí de la
partícula [1]:
naturaleza de sus materiales [2] .
𝜌⃗ = 𝑚 𝑣⃗ (1)  La fuerza de rozamiento no depende de la
velocidad a la que se deslicen los cuerpos [2].
 Segunda Ley de Newton  La fuerza de rozamiento tiene sentido opuesto al
movimiento (a la velocidad) [2].
 𝐹𝑟⃗ = −𝜇 ∙ 𝑁 ∙ 𝜇𝑣⃗ (4) 2 ∙ 0.273
𝑎𝑖 =
 𝐹𝑟⃗ es la fuerza de rozamiento [2]. 𝑡𝑖
 𝜇 es el coeficiente de rozamiento. Se trata de un valor
adimensional que depende de la naturaleza y del 0.774 ∙ 𝑎𝑖 − 0.3 ∙ 9.8
𝜇𝑐𝑖 =
tratamiento de las sustancias que están en contacto 0.1 ∙ 9.8 − 7.58
 N es el módulo de la normal [2].
 𝜇𝑣⃗ es un vector unitario en la dirección y sentido del
vector velocidad [2].
Para bloque:

IV. RESULTADOS DISCUCIÓN 2 ∙ 0.273

𝑎𝑖 =
𝑡𝑖
Para la primera parte colocamos un bloque cuyo peso es de
−0.774 ∙ 𝑎𝑖 − 0.3 ∙ 9.8
774g conformado por 3 diferentes superficies en tres de sus 𝜇𝑐𝑖 =
caras, ataremos un hilo inextensible pasado por una polea y una 0.774 ∙ 9.8
base para colocar las pesas las mismas que servirán para
verificar con que peso es necesario para que se mueva o tienda Junto con las ecuaciones de la primera y segunda ley de
a moverse como indica en la Fig 1. Newton se pudo obtener los datos de Fig 5. y Fig 6.

Para la parte dos determinaremos el coeficiente de

rozamiento cinético mediante la cinemática y dinámica del V. CONCLUSIONES
bloque, por ello colocamos barreras fotoeléctricas a una
distancia de 27,2 cm entre ambas, las cuales a su vez están
conectadas a un cronómetro que nos indicará el tiempo en el  Tras realizar la práctica pudimos evidenciar que para
que el bloque tarda en cruzar por esa posición como indica la que un cuerpo este estado de inminente movimiento
Fig 2. dependerá de las superficies en contacto y la cantidad
de masa que se coloque en el platillo unido al cubo
Por último, agregamos una masa de 0.1kg extra al bloque mediante una cuerda (de masa despreciable).
para observar si existe diferencia con los datos anteriormente  Para una masa igual en el platillo se pudo concluir que
tabulados, donde notamos una clara diferencia de tiempos, pues el tiempo que demora en trasladarse el bloque una
con el peso extra este tarda un poco más en pasar por los distancia de 27,2 cm varía dependiendo de las
sensores como indica la Fig 3. superficies en contacto.
 Al realizar la comparación entre el coeficiente
Por último, gracias al uso de cinemática y dinámica hemos de fricción estático y el coeficiente de fricción
determinado el coeficiente de rozamiento donde tenemos: cinético en las bases identificadas (ebonita, vidrio,
cuerina, acero), se tuvo que el valor del coeficiente de
fricción estático es mayor al valor de coeficiente de
∑ 𝐹𝑦 = 0 ∑ 𝐹𝑥 = 0 fricción cinético.

𝑁 = 𝑚𝑔 𝑇 = 𝐹𝑟 VI. RECOMENDACIONES
Gracias a estas ecuaciones determinamos los tres  Es muy importante verificar que las superficies con las
coeficientes de rozamiento estáticos: cuales determinaremos los datos se encuentren en
𝜇1= 0.2 buen estado para no tener errores en nuestras
𝜇2= 0.237 mediciones.
𝜇3= 0.168  Intentar no dar un pequeño impulso al bloque para que
este no se vea reflejado en nuestros datos, pues
Como también el coeficiente de rozamiento cinético solo que cambiaría en gran medida nuestros resultados.
ahora utilizaremos los datos proporcionados por el cronómetro  La investigación previa a la práctica, facilitaría la
para determinar su aceleración y consecuentemente sus comprensión de los temas tratados en la presente
coeficientes cinéticos del sistema conformado solo por el práctica.
bloque y luego bloque – pesita.

VII. CUESTIONARIO
∑ 𝐹𝑦 = 0 ∑ 𝐹𝑥 = 𝑚 ∙ 𝑎
A. Si se lanza un bloque hacia arriba en un plano inclinado
con rozamiento. ¿Por qué el tiempo que tarda eb
Con las siguientes ecuaciones: descender desde el punto mas akto que pudo alcanzar es
Para bloque con masita, con i = {1,2,3}: mayor que el tiempo que tardó en subir?
Como la aceleración del bloque:
 Material bloque
Subiendo será: 𝑎 = −𝑔(sin 𝛼 + 𝜇 cos 𝛼)
Bajando será 𝑎 = −𝑔(sin 𝛼 − 𝜇 cos 𝛼)
m t1(s) t2(s) t(promedio)
Como consecuencia de lo anterior, la masa no tardará el mismo (g)
tiempo en subir por el plano que en bajar por el mismo. El ebonita- 300 0,553 0,567 0,56
tiempo de bajada será mayor que el de subida ya que la vidrio
aceleración es menor.
Cuerina- 300 0,711 0,672 0,6915
B. Para incrementar la fuerza de rozamiento entre las Ebonita
llantas de un camión y el pavimento, una opción podría
ser aumentar el número de llantas. Explique si esta ebonita- 300 0,966 1,114 1,04
opción es o no correcta, acero
El aumentar el número de llantas si sería una opción puesto que
la fuerza de fricción es un vector y si se aumenta el número de
llantas la suma de la fuerza de fricción resultante aumentaría Fig 2. Tiempo que tardó la masa en pasar por las barreras
fotoeléctricas
C. Explique por qué el coeficiente de rozamiento estático es
mayor que el coeficiente de rozamiento cinético

El estático es algo mayor que el dinámico, porque al

permanecer en reposo ambas superficies pueden aparecer Fig 3. Tiempo que tardó el bloque con peso extra en pasar por
enlaces iónicos, o incluso micro soldaduras entre las las barreras fotoeléctricas.
superficies, factores que desaparecen en estado de movimiento.
Este fenómeno es tanto mayor cuanto más perfectas son las
superficies.

D. ¿La ecuación fr = μ N es una ecuación vectorial o

escalar? explique.

La fuerza de rozamiento es vectorial porque se compone de un

número que es la magnitud y de un vector que indica la
dirección siendo ortogonal con respecto a la normal.
Material bloque + 0.1 kg
m (g) t1(s) t2(s) t(promedio)
VIII. REFERENCIAS ebonita- 300 0,58 0,67 0,625
[1] T. Martin y A. Serrano, “Dinámica de una partícula. vidrio
Leyes de Newton.” [En línea]. Disponible en: Cuerina- 300 0,849 0,856 0,8525
http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/dinam Ebonita
1p/dinam1p_1.html. [Consultado: 13-ene-2020]. ebonita- 300 1,57 1,34 1,455
acero
[2] J. Fernandez, “Fuerza de Rozamiento”. [En línea].
Disponible en: https://www.fisicalab.com/apartado/fuerza-
rozamiento. [Consultado: 13-ene-2020].

IX. ANEXOS

masa del bloque: 774 g

Fig 1. Tabla con las masas utilizadas en cada material para material m1 m2(g) m3(g) m(promedio)
determinar su rozamiento estático. (g)
ebonita-vidrio 150 150 150 150
Cuerina-Ebonita 180 180 180 180
ebonita-acero 130 130 130 130
 Fig 4. DLC del bloque

Bloque + 0.1 kg
t(promedio) Distancia Aceleración µc
0,625 27.4cm 1.398 m/s 0,281
0,8525 27.4cm 0,807 m/s 0,3508
1,455 27.4cm 0,258 m/s 0,415

Fig 5. Datos obtenidos para el sistema bloque pesa.

Bloque
t(promedio) Distancia Aceleración µc
0,625 27.4cm 1,74 m/s 0,241
0,8525 27.4cm 1,14 m/s 0,311
1,455 27.4cm 0,505 m/s 0,386
Fig 6. Datos obtenidos para el sistema conformado por el
bloque.