Tarea experimental: Determinar el coeficiente cinético correspondiente a la fuerza de rozamiento cinética existente entre un cuerpo y el plano inclinado sobre el cual se desliza.
Autor de Applet: Curso Física por Ordenador del autor: Profesor Ángel Franco García, de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Eibar, España.
En esta página, se simula otra experiencia que nos permite medir el coeficiente de rozamiento por deslizamiento.
Consideremos dos bloques A y B unidos por una cuerda inextensible que pasa por una polea de masa despreciable. Cuando el bloque A desciende una altura h es detenido por una placa y la cuerda deja de tirar del bloque B. El bloque B desliza a lo largo del plano horizontal hasta que se detiene después de desplazarse una distancia x.
Descripción
El problema tiene dos partes:
Movimiento del sistema formado por los dos bloques unidos por una cuerda
En la figura, se representan las fuerzas sobre cada unos de los bloques (en color azul) y la aceleración (en color rojo).
Sobre el cuerpo A de masa mA actúan dos fuerzas
- El peso mAg
- La tensión de la cuerda T.
Sobre el bloque B actúan cuatro fuerzas
- El peso mBg
- La tensión de la cuerda T.
- La reacción del plano horizontal N=mBg
- La fuerza de rozamiento Fr=μk·N
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Despejando la aceleración a en el sistema de dos ecuaciones
La velocidad que alcanza después de desplazarse h, partiendo del reposo es
Movimiento del bloque B sobre el plano horizontal
La cuerda deja de tirar del bloque B cuando pasa por la posición señalada por O.
El bloque B se detiene después de desplazarse x.
Las fuerzas que actúan sobre el bloque B son
- El peso mB·g
- La reacción del plano horizontal N=mB·g
- La fuerza de rozamiento Fr=μk·N
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La ecuación del movimiento es Fr=mB·a' a'= -μkg |
De las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, tenemos
Eliminando el tiempo t
Conocidos x y h y los valores de las masas mA y mB se puede determinar el coeficiente de rozamiento cinético μk.
Ejemplo
- Masa del bloque B, mB=2.5 kg.
- Masa del bloque A, mA=6.3 kg.
- El desplazamiento h=1.0 m
- El desplazamiento del bloque B después de dejar de actuar la cuerda es x=0.75 m
Comprobación:
Calculamos la aceleración del sistema formado por el bloque A y el bloque B unidos por una cuerda
La velocidad del bloque B cuando pasa por O, en el instante en el que deja de actuar la cuerda es v=3.19 m/s empleando un tiempo de t=0.63 s.
Tenemos ahora, un bloque con velocidad inicial de v=3.19 m/s que desliza a lo largo de un plano horizontal con rozamiento, es decir, con una aceleración a'= -μkg=-0.692·9.8=-6.78 m/s2 de sentido contrario a la velocidad.
El tiempo que tarda en parase es t=0.47 s, y se desplaza x=0.75 m
El desplazamiento total del bloque B es de 1.75 m y el tiempo que tarda en desplazarse es de 0.63+0.47=1.10 s.
Procedimiento investigativo experimental
Para procesar las datas experimentales también pueden utilizar los recursos del sitio Web: Siscomfis
