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ACTIVIDAD Nº 26 : Medida del coeficiente de rozamiento cinético

Podríamos medir el coeficiente de rozamiento estático mediante este experimento, a partir del ángulo para el cual el bloque comienza a deslizar. Se cumple entonces que la tangente del ángulo crítico (el ángulo del plano para el cual el bloque va a empezar a deslizar) es igual al coeficiente estático de rozamiento

me = tg q

 

Procedimiento de aproximaciones sucesivas para la medida del ángulo crítico

Determinar cuando un movimiento es uniforme es uno de los aspectos más relevantes de esta experiencia. Para ello, situamos tres detectores a lo largo del plano inclinado. Cuando el bloque pasa por el primer detector (se abre simulando un pequeño interruptor o una célula fotoeléctrica), pone el marcha el primer cronómetro. Cuando el bloque pasa por el segundo detector para el primer cronómetro y pone en marcha el segundo cronómetro. Cuando el bloque pasa por el tercer detector para el segundo cronómetro.

roza16.gif (1380 bytes)

Si el detector central es equidistante de los extremos, se pueden producir los siguientes casos:

ü      El bloque acelera, el tiempo medido por el primer cronómetro es mayor que el medido por el segundo cronómetro.

ü      El bloque decelera: el tiempo medido por el primer cronómetro es menor que el medido por el segundo.

ü      El bloque se mueve con velocidad constante: los tiempos medidos por ambos cronómetros son aproximadamente iguales.

El gráfico situado en la parte derecha del applet nos ayuda a determinar el ángulo para el cual el bloque desliza con velocidad constante mediante aproximaciones sucesivas:

  • En color rojo, se representan los ángulos para los cuales el bloque acelera.
  • En color azul se representan los ángulos para los cuales el bloque sigue un movimiento decelerado.

Por ejemplo, si para el ángulo q1 el movimiento es acelerado y para el ángulo q2 el movimiento es decelerado, la solución buscada (el ángulo para el cual el bloque desliza con velocidad constante) se encontrará en el intervalo (q1, q2)

Disminuyendo este intervalo nos acercaremos cada vez más al valor del ángulo crítico buscado, y por tanto, al valor del coeficiente de rozamiento.

Por tanto, para determinar si el movimiento del bloque desde el primer detector en adelante es uniforme, no nos interesan los valores de los tiempos medidos por los cronómetros, solamente, si el tiempo medido por el primero es mayor, menor o igual al tiempo medido por el segundo.

 

Actividades

Los coeficientes estático y cinético de rozamiento son generados por el programa de forma aleatoria, siendo el coeficiente de rozamiento estático ligeramente mayor que el coeficiente de rozamiento cinético.

Se establece el ángulo del plano inclinado, actuando sobre la barra de desplazamiento o bien introduciendo un valor en el control de edición adjunto y pulsando la tecla ENTER o RETORNO. El primer control lo usaremos para aproximarnos al ángulo deseado, el segundo para introducir el ángulo exacto.

A continuación, se pulsa el botón Empieza. Si el bloque no se mueve, incrementamos el ángulo y volvemos a pulsar el botón Empieza y así sucesivamente, hasta que el bloque empiece a deslizar.

La clave para realizar la experiencia simulada estriba en cambiar el ángulo del plano inclinado mientras el bloque desliza hasta el primer detector.

Una vez que el bloque ha sobrepasado el primer detector, quedan inhabilitados tanto la barra de desplazamiento como el control de edición asociados. Por tanto, el cambio en el ángulo de inclinación hay que hacerlo antes de que el bloque alcance el primer detector.

El botón titulado Pausa sirve para parar momentáneamente el movimiento del bloque, que se reanuda cuando se vuelve a pulsar el mismo botón titulado ahora Continua. Pulsando en el botón titulado Paso se observa la posición del bloque en cada intervalo de tiempo, paso a paso.

Cuando se pulsa el botón titulado Nuevo se simula un nuevo bloque y un nuevo plano inclinado sobre el cual desliza, cambian los materiales con los que están fabricados. Por tanto, se debe de completar una experiencia antes de volver a pulsar el botón titulado Nuevo.

Pulsando el botón titulado Resultado, el programa nos proporciona el valor del coeficiente dinámico de rozamiento.

Otra opción interesante, es la visualización de los vectores fuerza que actúan sobre el bloque, activando la casilla titulada Vectores. Podemos apreciar, que aumenta la componente del peso a lo largo del plano cuando se incrementa el ángulo de inclinación y también, lo hace la fuerza de rozamiento, mientras el bloque está estacionario. Cuando la fuerza de rozamiento alcanza el valor máximo, el bloque empieza a deslizar y la fuerza de rozamiento desciende bruscamente al valor dado por la fuerza de rozamiento dinámica.

 

 

 

stokesApplet aparecerá en un explorador compatible con JDK 1.1.

 

 

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