INFORME DE LABORATORIO
“Coeficiente de roce entre dos superficies”
Integrantes:
Diseño
Experimento 1. Coeficiente de Roce Cinético
Objetivo
: Conocer el coeficiente de roce cinético entre dos superficies de distinta compostura empleando formulas derivadas de mediciones de ciertos factores como la fuerza neta.Control de variables
:Variable independiente: Tiempo (s)
Variable dependiente: Fuerza Neta (N)
Variables controladas: Masa, aceleración, tensión, superficies en contacto.
Método de control de variables
:En el experimento, las variables masa, aceleración y tensión se controlaron usando métodos simples y a su vez efectivos. En cuanto a la masa, esta se hizo permanecer constante durante todo el procedimiento al usar el mismo bloque de madera para las diez veces que se obtuvieron datos, por lo tanto, se puede asegurar un valor fijo (con su respectivo error) e inmutable que es una
constante y por lo tanto no incide en un resultado a otro. Ahora, la tensión y la aceleración constante del sistema fueron dos componentes que se intentaron de mantener invariables al igualar la fuerza que tira el bloque (tensión) con el peso de una masa en caída, el cual supuestamente no cambiaría su valor a lo largo del recorrido del cuerpo. Dados estos parámetros establecidos, y tal como lo estipula la ecuación de fuerza neta; que está en función de la tensión (constante) y fuerza de roce en este caso, la resultante o fuerza neta del
experimento también sería una constante y por lo tanto, si la masa es igual, la aceleración debe ser la misma en todo el recorrido. En breve,
utilización de un software que permita procesar un video tomado de la actividad y que indique casi el momento exacto de partida y llegada del
bloque de madera a través de la separación de la grabación por fotogramas Por último, las dos superficies en contacto en el experimento son siempre las mismas (lado con alfombra del bloque y mesa de madera lisa como
superficie); por consiguiente una variación asociada a la diferencia existente en cuanto a imperfecciones de diferentes superficies, se descarta.
Método de obtención de Datos:
Para empezar se debe colocar un sujetador a un extremo de la mesa que posea una vara en dirección perpendicular a esta y con sentido hacia arriba. Después se adjunta a esta vara una polea paralela a él largo de la mesa. Posteriormente se mide una distancia de 41,4 cm utilizando una regla milimetrada cuyo origen se encontraría en el sujetador de la vara y en dirección hacia el otro extremo. Hechas estas maniobras se procede a demarcar con una cinta la distancia en la mesa para luego colocar el
bloque de madera con el lado alfombrado en
contra de la mesa y con el extremo que posee el gancho pisando la demarcación. A esta
envergadura se le ata un hilo que pasa por la polea y se extiende verticalmente hacia debajo de esta donde se amarra con un dinamómetro que a su vez va atado a una masa (se procura que la altura entre la masa y el suelo sea de mayor
Para continuar, se posiciona un integrante con una cámara filmando el
dinamómetro. Acaecido esto se suelta el bloque y se recoge en el momento en que este choca con el soporte para volverlo a colocar en su posición inicial. Se repite diez veces más esta última acción solo que en estas oportunidades el integrante que filma se traslada para grabar el movimiento del bloque en la mesa desde una posición fija que abarque todo el largo de este.
Por último se llevan los videos a un
computador donde la primera grabación se hace detener en el momento en que el
bloque se mueve y el dinamómetro marca un valor el cual se registra; y por otro lado la decena de filmaciones restantes se someten a
un programa llamado Tracker que en cada
Obtención y Procesamiento de Datos
Datos brutos:
Distancia(m)±0,001 Tiempo (s)±0,05 Masa (Kg) ±0,001 Tensión (N) ±0,2
0,414 0,80 0,340 0,8
0,414 0,66 0,340 0,8
0,414 0,73 0,340 0,8
0,414 0,73 0,340 0,8
0,414 0,76 0,340 0,8
0,414 0,73 0,340 0,8
0,414 0,76 0,340 0,8
0,414 0,73 0,340 0,8
0,414 0,80 0,340 0,8
0,414 0,76 0,340 0,8
Procesamiento:
Se encontró una peculiaridad en la ecuación de fuerza neta que se aplica para cuerpos con MRUA que salen del reposo:
En breve, lo que se resume en el proceso matemático de arriba es que un cuerpo que parte del reposo, con una aceleración “aseguradamente” invariable dada por la fuerza constante que jala, se le puede obtener la fuerza neta tan solo sabiendo la distancia, el tiempo recorrido y la masa del objeto en cuestión. Esto es justamente lo que se hizo en este experimento solo que tomando como variable independiente el tiempo recorrido y dejando los otros componentes sin variación. Después de obtenido el resultado de esta fuerza resultante, se puede igualar con la diferencia entre la tensión y la fuerza de roce. Esta ultima presenta el coeficiente de roce cinético el cual terminaría siendo la única incógnita en la formula.
Para obtener los errores resultantes entre restas o adiciones de cifras con incertidumbres, se empleó la formula:
Y en cuanto a producto o división entre dos cifras con errores, se utilizó la ecuación1:
Fneta (N) (coeficiente de roce)µ±0,1 Tiempo (s) ± 0,05
0,4 0,1 0,80
0,6 0,1 0,66
0,5 0,1 0,73
0,5 0,1 0,73
0,5 0,1 0,76
0,5 0,1 0,73
0,5 0,1 0,76
0,5 0,1 0,73
0,4 0,1 0,80
Errores de medida, cifras significativas y propagación de errores (s.f). extraída el 11/11/2013 a las
22:10 desde
http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/moodle/file.php/602/Generalidades/Lab_0_-_Errores.pdf
Conclusión y Evaluación
Formulación de conclusiones
Como conclusión es posible afirmar que se identificó el coeficiente de roce cinético pertinente a la interacción de un bloque de madera alfombrado con una superficie de madera lisa. . Se evidencia de que este no es uno muy alto, parecido al de una superficie contra hielo, probablemente debido a la estructura del material que lo forma y a la manera en que esta ordenado con respecto al contacto con la plataforma por la cual se deslizaba. Al igual que se observo que en todas las mediciones, las cifras significativas del coeficiente de roce se mantuvieron cerca del 0,1.
También se dio la ocasión para aprender que la aceleración constante de un cuerpo que parte del reposo se puede calcular solo utilizando el tiempo transcurrido en el movimiento y la distancia que recorrió en este.
Por último, en esta sección sintetizadora cabe señalar la ineficiencia e imprecisión del experimento, el cual en algunos casos se escapó del 100% según los errores porcentuales, generando la estupefacción de los integrantes y una preocupación por las medidas que se adoptaron para el desarrollo de la actividad.
Evaluación de los procedimientos
fuertemente en las pequeñas mediciones realizadas y permitió una propagación aberrante de los errores al tiempo de desarrollar las formulas y ecuaciones, aunque a pesar de esto, es reconocible un cierto grado de culpa asociado a las inmediaciones aleatorias que perjudicaron al correcto funcionamiento del proceso. Entre estas están el roce producido por el hilo con la polea y la fuerza acaparada por esta en el sistema.
Ahora, en relación a los errores cometidos por los integrantes que llevaron a cabo la parte experimental de este proyecto, se puede asegurar la incapacidad para mantener algunas variables fijas, lo que incidió de una manera muy negativa en la veracidad de los resultados.
La confluencia de todos estos problemas yace todo su peso en la ilegitimidad de la mayoría de los datos procesados, los cuales a pesar de todos los esfuerzos, terminaron con un margen de error increíble.
Mejoras a la investigación
Mejoras a realizar en futuras investigaciones parecidas a estas son considerables. Partiendo con la base del método experimental. Quizás para consecuentes proyectos se deba utilizar una vía más sencilla para encontrar el coeficiente de roce, por ejemplo, inclinarse más por un movimiento con características de MRU que permita desglosar de una forma más pertinente y accesible hacia al valor de la incógnita buscada. Otra mejora sería la de poseer cámaras de un mayor calibre que puedan ser utilizada de manera especial para enfocar el valor newtoniano entregado por el dinamómetro y así escaparse de la duda producida por la fogosidad de los videos tomados por la videograbadora elegida en esta ocasión. Por otro lado está la necesidad de una eficaz aislación de fuerzas de manera que se tomen en consideración tan solo aquellas estudiadas y que las otras retiren su impacto en el proceso.
