friccion en solidos
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Introduccion , caracteristicas , experimentos, procedimientos, conclusiones , bibliografia, preguntas y respuestas .TRANSCRIPT
FÍSICA I FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y RECURSOS NATURALES ENERO 2014-V
FRICCIÓN EN SÓLIDOS
J. G. Mendoza Guevara, S. Y. Lujan Narrea, L. P. Ruiz Castillo, K.E. Contreras Reinaga, O.J. Mejía Díaz, Z. E. Umiña Celis
Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental, Universidad Nacional del CallaoAv. Juan Pablo Segundo 306, Bellavista Callao
gianella_mg_18@hotm,[email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Realizado 02 de junio del 2014; presentado el 09 de junio de 2014.
RESUMENEn esta actividad realizada en el laboratorio de física pudimos demostrar la segunda ley de Newton y con ello sus componentes.se debe tener mucho cuidado con la sensibilidad de la maquina ya que si estas cerca de un lugar donde corre mucho aire, cabe la posibilidad que los resultados no sean lo esperado.
Palabras claves:Coeficiente de fricción, fuerza de tensión, movimiento, peso.
INTRODUCCION
Cuando un cuerpo recorre una superficie lisa es posible que experimente un movimiento de MRU es decir su velocidad sea constante, más cuando se ve afectado por una fuerza constante se analizara el movimiento por medio de las leyes de Newton. Un caso particular será cuando el piso no sea liso entonces presentará una fuerza de fricción que se opondrá al movimiento y se definirá según tales leyes o leyes de dinámica. En esta experiencia se analizará los coeficientes de fricción en dos casos, en un momento estático y otro cinético asi como varía la fuerza de fricción.
MARCO TEORICO
En el caso del carro Pascar con respecto a la superficie, por la naturaleza de ambos cuerpos se da un coeficiente de fricción estático en el momento en que ambos se hallan en reposo y uno cinético cuando presenta movimiento donde el primero es mayor que el segundo.
Según esto podemos decir la fuerza de fricción es directamente proporcional a la fuerza Normal. Asimismo ésta es independiente del área de las superficies de contacto y particularmente el coeficiente de fricción cinético no depende de la velocidad de los cuerpos.
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INTRODUCCIÓN AL DATA STUDIO
1.- Con los datos recolectados de las actividades ¿Por qué el coeficiente estático es mayor que el coeficiente de fricción cinética?
El coeficiente de rozamiento estático es el que actúa antes de que el cuerpo empiece a moverse (cuando está en reposo), el instante en el que es superado dicho coeficiente se denomina coeficiente de rozamiento estático máximo. Al iniciarse el movimiento comienza a actuar el coeficiente de rozamiento dinámico que es menor que el coeficiente de rozamiento estático, ya que mientras el cuerpo está en reposo posee una resistencia mucho mayor al movimiento.
2. ¿Por qué al colocar una moneda sobre un papel y tirar con fuerza de ella, la moneda no se mueve? Explique con rozamiento.
Es por la fricción que genera la superficie del papel sobre la moneda, convirtiéndose en un solo cuerpo lo cual genera que se muevan en un mismo sentido.
3.- ¿Cuál es la función de la peralte en las carreteras y canales de trigo? Indique el comportamiento de la fricción.
Gracias a las pendientes que poseen, evitan que se descarrilen los trenes o el agua se desvié del camino; haciendo que la fuerza de rozamiento tienda a cero.
4. Analice la fricción en el movimiento de una persona.
La fricción debido al rozamiento es lo que permite a una persona desplazarse, si no existiera fricción simplemente la persona se resbalaría al caminar.
5.- Analice la fricción en el movimiento de una rueda
Hacer que los dos ejes lleven la misma velocidad (N1=N2) si combinamos dos ruedas de igual diámetro (D1=D2)
Disminuir la velocidad de giro del eje conducido (N1>N2) empleando una rueda conductora menor que la conducida (D1<D2)
Debido a que el único medio de unión entre ambas ruedas es la fricción que se produce entre sus perímetros, no pueden ser empleadas para la transmisión de grandes esfuerzos. Se suelen encontrar en aparatos electrodomésticos de audio y
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vídeo, así como en algunas atracciones de feria (norias, vaivenes...) en las que un neumático acciona una pista de rodadura.
6.- Analice la fricción en el movimiento de harina o trigo debido a una maquina transportadora.
Cuando estas se acumulan se depositan en forma triangular, esto debido a la fricción donde podemos medirla por medio de su ángulo.
7. ¿Por qué el rozamiento ente dos cuerpos de la misma clase es mayor en comparación a cuerpos diferentes?
Porque al ser los cuerpos de la misma naturaleza entonces sus partículas en contacto rozan completamente al ser del mismo tamaño y estructura. Si el cuerpo opuesto fuese de otra naturaleza, sus partículas fuesen más pequeñas o grandes las del otro entonces las partículas de éste último se posicionarían en los espacios dejados por las primeras de tal forma que reduciría la fricción entre ambos cuerpos.
8-¿Porque los neumáticos de los autos de carrera son anchos y casi lisos. En cambio los neumáticos de los autos son más angostos y tienen surcos?
Para que puedan disipar rápidamente el calor, el ser ancho hace que al este recalentarse se pueda enfriar rápido.
9. ¿Por qué en los tráileres en sus ejes traseros sus ruedas son dos para cada extremo?
Para aumentar la capacidad de carga y mantener la conducción del vehículo en caso que un neumático experimente un pinchazo. Utilizar dos ruedas en cada lado del eje, casi duplica el peso que puede cargar el vehículo y permite que 3 ruedas infladas correctamente soporten la carga, en caso de un pinchazo o perdida de aire de una rueda. Además por la inercia que sufre el tráiler al frenar las dos ruedas traseras y la fricción que se produce en ellas ayudan al tráiler a detenerlo.
10.-¿Cuál es la función del aceite de petróleo?
Los aceites combustibles, son una variedad de mezclas líquidas de color amarillento rojizo claro provenientes del petróleo crudo, o de sustancias vegetales (biodiésel/biocombustibles). Ciertas sustancias químicas que se encuentran en ellos pueden evaporarse fácilmente, en tanto otras pueden disolverse más fácilmente en agua.
Son producidos por diferentes procesos de refinación, dependiendo de los usos a que se designan. Pueden ser usados como combustibles para motores,lámparas, calentadores, hornos y estufa, también como solventes.
Algunos aceites combustibles comunes incluyen al queroseno, el aceite diésel, el combustible para aviones de reacción, el aceite de cocina y el aceite para calefacción. Se distinguen uno del otro por la composición de hidrocarburos, los puntos de ebullición, los aditivos químicos y los usos.
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11.- ¿Cuál es el más eficiente para el uso de las maquinas, el “aceite de petróleo” o el “aceite de petróleo re-refinado?
El aceite re-refinado porque es más eficiente, ya que el mineral nunca se desgasta, solamente se ensucia y contamina. Aceites minerales se pueden re-refinar y salen tan buenos o mejores como el aceite lubricante original del crudo.
12. Explique la fricción de los líquidos y gases.
Cuando un cuerpo se mueve a velocidad relativamente baja a través de un fluido tal como un gas o
un líquido, la fuerza de fricción puede obtenerse aproximadamente suponiendo que es proporcional
a la velocidad, y opuesta a ella.
Ff = fricción del fluido = -Knv
el coeficiente de fricción K depende de la forma del cuerpo. Por ejemplo, en el caso de una esfera
de radio R, un cálculo laborioso indica que
K = 6pR ,
Relación conocida como la ley de Stokes. El coeficiente c depende de la fricción interna del fluido.
Esta fricción interna se denomina también viscosidad y recibe el nombre de coeficiente de
viscosidad.
El coeficiente de viscosidad de los líquidos disminuye a medida que aumenta la temperatura,
mientras que en el caso de los gases, el coeficiente aumenta con el aumento de temperatura.
13-¿De qué está hecho y por qué usan el polvo blanco que usan los gimnastas o levantadores de pesa en sus manos?
Este polvo blanco similar a la tiza, talco o la resina está compuesto por carbonato de magnesio (MgCO3), aunque antiguamente se hiciera con carbonato de calcio.
Como es obvio, el sudor puede ser uno de los grandes enemigos de todos estos atletas, más incluso en una situación de extrema ansiedad. Por ello, para evitar cualquier resbalón y perdidas de equilibrio, este polvo seco es una estrategia de lo más simple de aplicar, así como sobradamente efectiva. Al final del día el único objetivo es mantenerse en el sitio para hacer cualquier acrobacia de manera perfecta. Sobre todo, se utilizará cuando el gimnasta tenga que competir con objetos donde la fricción sea básica, como las barras, el potro y las anillas.
14. ¿Cómo determinar el coeficiente de rozamiento de los materiales de la arena, limo, arcilla y grava?
Como sabemos el coeficiente de friccion se c alcula con la formula : μ=fu /N , entonces nos
damos cuenta de que en materiales con formasno definidas como la arena, limo, arcilla y grava, lo que varía seria la normal para ello utilizaremos el ÁNGULO DE ROZAMIENTO INTERNO que en este tipo de materiales está relacionado con el tamaño de la muestra y con el ángulo en reposo que este produce.
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19.se tiene
15. Para los materiales de la pregunta anterior si están húmedas. Analice lo que ocurre a sus coeficientes de rozamiento.
Para hallar los coeficientes de rozamiento como se explicó en la pregunta anterior se hace un cono con los granos de cada material en donde el ángulo que se forma con la paredes del mismo y la horizontal por estática se define como el coeficiente de rozamiento. Al estar el sistema húmedo entonces el ángulo se reducirá al igual que la altura del cono como así su tangente de modo que su coeficiente se reducirá.
16.- explique la fricción de los pavimentos e indique que materiales se usan para su construcción
La Fricción en los pavimentos es un factor importante en la seguridad de la conducción y en el diseño de curvas horizontales, por esta razón se encuentra en ejecución un análisis de la estabilidad dinámica para las vías.
Se debe aclarar que la fricción involucra dos elementos: neumático y pavimento. El coeficiente de fricción entre el neumático y el pavimento especifica una condición que consiste en adhesión, roce e interconexión. La fricción está relacionada directamente con la velocidad y las condiciones geométricas de la vía. Al variar la velocidad la adherencia entre neumático y superficie de rodado cambia.
MATERIALES: algunos pavimentos están hechos de hormigones de cemento o bituminosos, antiguamente se utilizaba asfalto, en la actualidad se utilizan plásticos mezclados en los hormigueros.
17.- ¿En qué consiste el proceso de soldadura por friccion? Cite ejemplos
La soldadura por fricción es un método de soldadura que aprovecha el calor generado por
la fricción mecánica entre dos piezas en movimiento.
Es utilizada para unir dos piezas, aún cuando una de ellas por lo menos sea de igual o distinta
naturaleza, por ejemplo: acero duro y acero suave, aluminio y aleaciones, acero y cobre, etc, lo
cual le confiere innumerables ventajas frente a otro tipo de soldaduras como puede ser
la soldadura GMAW con la que no se pueden soldar aceros inoxidables ni aluminio o aleaciones de
aluminio.
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Al menos una de las dos piezas tendrá que ser un volumen de revolución, generalmente cilindros.
En el caso de que las dos piezas sean volúmenes de revolución se tendrán que alinear,
perfectamente, ambos ejes longitudinales.
El principio de funcionamiento consiste en que la pieza de revolución gira en un movimiento de
rotación fijo o variable alrededor de su eje longitudinal y se asienta sobre la otra pieza. Cuando la
cantidad de calor producida por rozamiento es suficiente para llevar las piezas a la temperatura de
soldadura, se detiene bruscamente el movimiento, y se ejerce un empuje el cual produce la
soldadura por interpenetración granular. En ese momento se produce un exceso de material que se
podrá eliminar fácilmente con una herramienta de corte, ya que todavía se encontrará en estado
plástico.
Aunque se podría realizar dicho proceso en un torno manual, es mejor utilizar una máquina de
control numérico para controlar la calidad de la soldadura.
18-¿Por qué el grafito es llamado regulador de la fricción? Explique sus aplicaciones a la industria.
Porque posee un alto coeficiente de fricción. Ejm: el lápiz: debido a este el grafito se pega al papel para escribir.
19. se tiene dos libros cuyas páginas están intercaladas unas con otras y puestas de manera horizontal. ¿Por qué no se puede separar los libros si estas son jaladas horizontalmente con igual fuerza? Explique con la ayuda de un diagrama de cuerpo libre para cada libro.
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20. -
Tipos de narices, según su forma Coeficiente de resistencia
(sin unidades)
Cónicas 0,667
Ojivales 0,446
Parabólicas 0,5
Elípticas 0,333
Como podemos observar, la nariz que proporciona mas resistencia al aire al cohete es la cònica.
Cohete con nariz cònica
21.- ¿Qué es el teflón? Cite aplicaciones a la ingeniería
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INTRODUCCIÓN AL DATA STUDIO
Resina resistente al calor, material inerte y antiadherente, presenta excelentes propiedades dieléctricas y de aislamiento eléctrico. Posee un bajo coeficiente de fricción, inferior a 0.1. El coeficiente de fricción representa la facilidad o dificultad que poseen los cuerpos para deslizarse unos sobre otros o sobre cualquier superficie. Mientras menos resistencia se oponga y más fácilmente se deslicen, más bajo será su coeficiente de fricción.
APLICACIÓN: Lubricación en las partes móviles de las naves espaciales, ya que a la temperatura y condiciones que se opera el aceite común no sirve, y también en recubrimientos de cables.
22.- En un proceso industrial en las chimeneas salen partículas de polvo, hollín, humo, etc.
¿Por qué esas partículas caen con “velocidad terminal“ o “velocidad limite” fuera de la
chimenea?Porque existe una fuerza de fricción en la atmosfera que hace que estas partículas no se elevan más y por el contrario caigan con una velocidad máxima la que llamamos velocidad terminal
23.-Analice la “velocidad terminal” o “velocidad límite” de un cuerpo que se mueve por una tubería que contiene fluido
Es la velocidad que será constante después de tiempo de movimiento, esto se debe a que la fuerza que origina el cambio de velocidad llega a igualarse con la fuerza de fricción entre el cuerpo y el fluido. Al ser la fuerza resultante cero la velocidad no aumenta y es la máxima que puede.
24. ¿Las fuerzas de rozamiento del aire son mayores sobre los continentes o en los océanos?
La fuerza de rozamiento es mayor en los continentes debido a que esta fuerza es siempre tangencial a la superficie en los puntos de contacto con el cuerpo, y tiene un sentido tal que se opone al movimiento. Esta fuerza no depende del tamaño dela superficie sino de la naturaleza de esta es decir que tan rugosa sea.
25.-
REPTACIÓN: Es el sistema de locomoción propio de los Reptiles que arrastran total o parcialmente su vientre contra el suelo. Las víboras y culebras no poseen patas y se arrastran totalmente. Los otros Reptiles (lagartijas, lagartos, tortugas y cocodrilos) poseen patas cortas, débiles y están implantadas a los costados del cuerpo manteniéndose siempre flexionadas. Es por ello que su desplazamiento es lento, torpe y arrastran parte de su cuerpo.
Las serpientes están en capacidad de deslizarse, saltar, nadar, sumergirse en agua o arena y escalar planos inclinados casi verticales. La reptación la efectúan mediante cuatro tipos de movimientos y su progresión se facilita, sobre todo, por la flexibilidad de la columna vertebral. Las costillas y las escamas ventrales, conectadas por músculos, contribuyen a la sincronización de la locomoción. Los movimientos que pueden observarse en los ofidios son: ondulatorio horizontalalternativo, progresión rectilínea por movimientos de las escamas ventrales, locomoción mixta (conjugación de los tipos precedentes) y desplazamiento sinuoso en forma de hélice, realizado en la arena.
La velocidad máxima que puede desarrollar una serpiente es muy variable, pero no sobrepasa unos 7 kilómetros por hora, aunque pueden cubrir distancias cortas a mayor velocidad.
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26.- ¿Qué es el desgaste abrasivo? ¿Se presentan entre piezas secas o con la presencia de un fluido que entre las piezas? Explique
Desgaste abrasivo es un fenómeno que se presenta en la mayoría de los procesos productivos. Los metales sufren los efectos de las partículas abrasivas que provocan pérdidas sensibles en los mismos. La acción de esta partícula es tanto más intensa, como intensa sea la productividad del proceso y por ello está también en función de la forma, tamaño y tipo de partícula así como la estructura del material.
27. ¿Qué es la fricción atmosférica? Explique cómo varia con la altura.
La atmósfera es un escudo protector contra los impactos de enorme energía que provocarían aún pequeños objetos espaciales al colisionar a altísima velocidad la superficie del planeta.
Si un cuerpo comienza a caer atravesando la atmósfera, se va acelerando hasta que su peso es igual a la fuerza de fricción que se produce por el desplazamiento dentro del aire. En ese momento deja de acelerar, y su velocidad comienza a decrecer a medida que la atmósfera aumenta su densidad, provocando una fuerza de fricción mayor.
Puede desacelerar la velocidad de caída no sólo por la densidad de la atmósfera sino también por la variación del área de sección atravesada, lo que aumenta la fricción.
28-En un incendio forestal de un bosque, ¿se aviva más la llama si el incendio se produce en la copa de los árboles o en la vegetación cercana al suelo?
Se propaga más en la copa de un árbol ya que hay más presencia de oxigeno lo que hace q se avive más el incendio.
CONCLUSIONES.
En esta experiencia se puede concluir que el estudio de la fuerza de rozamiento nos sirve para evaluar la cantidad de fuerza a emplear para lograr un movimiento constante o el levante de una carga. Se pudo verificar de forma experimental que el coeficiente cinético es menor al estático lo cual nos ha permitido comprender porque al movernos tenemos mayor resistencia con respeco al aire. Algo que nos pareció curioso fue al estirar la cuerda o lograr que sea de mayor longitud reducíamos la fricción del carro con respecto a la superficie.
El coeficiente de rozamiento estático es mayor al coeficiente de rozamiento cinético en un pequeño intervalo de tiempo.La fricción ayuda a que los cuerpos no se resbalen y está presente en todo momento e importante en la industria.
Bibliografía:
http://diario.deportesonline.com/para-que-son-los-polvos-que-utilizan-los-gimnastas/
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https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080925165109AAnHS7L
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