Reporte de práctica 6, laboratorio de Estática. Facultad de Ingeniería UNAM

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO
F A C U L T A D DE I N G E N I E R Í A
LABORATORIO DE MECÁNICA
ESTATICA
Práctica 6
FRICCIÓN ESTÁTICA
Grupo: 48
Brigada #1
Profesor: Ing. Gregorio Pérez Miguel
Alumnos:
Alba Hernández Jorge Iván
Pérez Ariza David Alejandro
Torres Bautista Edgar Eduardo
Zamora Chairez Jorge Alberto
Fecha de realización: 03 - Mayo - 2013
Fecha de entrega: 09- Mayo - 2013

2. OBJETIVOS
● Apreciar la naturaleza de las fuerzas de fricción que se presentan
entre dos superficies secas en contacto.
● Relacionar funcionalmente la magnitud de la fuerza de fricción
estática máxima Frm con la magnitud de la fuerza normal N.
● Investigar la dependencia de Frm con el área de contacto aparente.
● Determinar el coeficiente de fricción estática, relacionándolo con los
conceptos de ángulo de fricción estática y ángulo de reposo..

3. INTRODUCCIÓN
En esta práctica estaremos manejando algunos términos como fricción, rozamiento,
reposo, movimiento, etc. algunos ya han sido utilizados en prácticas anteriores, y otros
serán abordados a lo largo de la presente.
La fricción entre dos superficies en contacto ha sido aprovechado por todas las culturas
desde tiempos remotos, por ejemplo para prender fuego frotando hierba seca con
maderos. Actualmente el conocimiento de lo que es ficciónn es básico e importante, en
el ámbito económico dentro de la industria y la cotidianidad se podría ahorrar
cantidades considerables de energía y recursos económicos si se prestara mayor
atención a ciertos procesos industriales en los que resulta inherente la presencia de
fricción así como cotidianos los cuales pueden ser optimizados logrando mejorar su
eficiencia.
Históricamente, el estudio del rozamiento comienza con Leonardo da Vinci que
dedujo las leyes que gobiernan el movimiento de un bloque rectangular que
desliza sobre una superficie plana. Sin embargo, este estudio pasó
desapercibido.
En el siglo XVII Guillaume Amontons, físico francés, redescubrió las leyes del
rozamiento estudiando el deslizamiento seco de dos superficies planas. Las
conclusiones de Amontons son esencialmente las que estudiamos en los libros
de Física General:
● La fuerza de rozamiento se opone al movimiento de un bloque que desliza sobre
un plano.
● La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano
sobre el bloque.
● La fuerza de rozamiento no depende del área aparente de contacto.
● El científico francés Coulomb añadió una propiedad más
● Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de
la velocidad.
El científico francés Coulomb añadió una propiedad más
● Una vez empezado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de
la velocidad.

4. EQUIPO A UTILIZAR
a) Placa de acrílico
b) Tablero mixto
c) Rampa graduada
d) Bloque de madera
e) Dinamómetro de 10 N
f) Conjunto de masas
g) Balanza de triple brazo

5. ACTIVIDADES
El desarrollo de esta práctica, consta esencialmente de medir la fricción, de un cuerpo
con diferentes pesos y en contaco de diferentes superficies, para obtener un promedio.
PARTE 1
Se colocó el bloque de madera sobre la superficie de acrílico y aplicamos una fuerza de
tracción con el dinamómetro calibrado en forma horizontal,se identificó el intervalo de
variación de la fuerza aplicada para el cual no hay movimiento. El valor fue registrado
en la tabla 1, como evento 1. Una vez registrada la variación, se repitió el proceso con
diferentes materiales, y se registraron los resultados en la tabla 1.
Figura 1.
PARTE 2
Se colocó el bloque de madera, con el dinamómetro acoplado, sobre el tablero mixto y
masas de magnitud mi sobre el bloque de madera.
Se aplicó paulatinamente fuerza de tracción hasta que el bloque de madera. Se
anotaron la magnitud de la fuerza Frm y el valor del peso Pi para esta posición del
bloque ( área de contacto I ) en la tabla No.2. Se midió la masa del bloque.
Se repitió el procedimiento con masas diferentes, y el bloque en la misma posición.
Posteriormente realizamos los experimentos una vez más, con las mismas masas y el
bloque en otra posición, variando el área de contacto. Todos los datos fueron
registrados en la tabla 2.
Figura 2 (posición 1)
PARTE 3
Figura 3 (posición 2)

6. Se colocó el bloque de madera sobre una de las guías de la rampa graduada como se
muestra en la figura No. 4 y se elevó paulatinamente hasta alcanzar la posición angular
de movimiento inminente; el ángulo de inclinación de la rampa fue registrado en la tabla
No. 3. Se repitió el experimento 10 hasta llenar la tabla.
Figura 4

7. RESULTADOS
Parte 1
Esta tabla muestra los resultados de la parte uno de la práctica, el ella podemos
observar los intervalos aplicados en el objeto de análisis (el bloque de madera)
permaneció sin movimiento, esto en contacto con diferentes superficies, en la siguiente
gráfica se aprecia mejor las diferencias en los intervalos de variación, la gráfica
representa la fuerza donde comienza el movimiento del objeto.
Gráfica 1. Obtenida a partir de los datos de la tabla 1
Parte 2
En la tabla se muestran los resultados obtenidos experimentalmente en la parte 2 de la práctica. En la
pregunta 3 del cuestionario se podrán apreciar los datos en forma de gráfica.

8. Parte 3
En esta tabla encontramos los ángulos a de inclinación, a los cuales el objeto comenzó a moverse sobre
la rampa graduada (tomando en cuenta que la rampa es de metal). Se tomaron 10 mediciones, las
variaciones fueron de 30° a 31°.

9. CUESTIONARIO
1. Explique detalladamente el concepto de fricción.
Es una fuerza que realiza una oposición al desplazamiento de una superficie sobre otra, o a
aquélla opuesta al comienzo de un movimiento. La fricción, como fuerza, se origina por las
imperfecciones entre los objetos que mantienen contacto, las cuales pueden ser minúsculas, y
generan un ángulo de rozamiento. Es posible distinguir entre la fricción estática, que es una
resistencia que necesita ser trascendida para movilizar una cosa frente a otra con la que tiene
contacto, y la fricción dinámica, que es la magnitud constante que genera oposición al
desplazamiento cuando éste ya se inició. En pocas palabras, el primer tipo tiene lugar cuando
los cuerpos se encuentran en reposo relativo, mientras que el segundo ocurre una vez que se
encuentran en movimiento.
2. Mediante el empleo del diagrama de cuerpo libre y de los principios pertinentes de la
mecánica, explique detalladamente por que el bloque sujeto a tracción no se mueve en
los primeros intervalos de aplicación de la fuerza de los eventos experimentados en la
parte 1.
Mientras la fuerza aplicada sea menor o igual a la fuerza de fricción, el
bloque premanecerá en estado de reposo.
3. Con los datos consignados en la tabla No.2 de la parte 2 elabore una gráfica (para
cada área de contacto) que muestre a la magnitud de la fuerza de fricción máxima Fr m
en función de la magnitud de la fuerza normal N.

10. En esta Gráfica podemos observar los resultados para el área 1
La tendencia de ambas gráficas son muy parecidas, de aquí podemos concluir que:
La masa influye directamente en el intervalo de variación de la fuerza para que un
objeto se comience a mover.
Si se sobrepone una gráfica con otra, observaremos que si nos son la misma, son muy
cercanas, por lo que podemos deducir que el área de contacto no tiene influencia en el
intervalo de variación de la fuerza necesario para que un objeto se comience a mover.
4. A partir de las gráficas obtenidas y empleando el método de mínimos cuadrados,
ecuaciones (I) y (II), estime una relación funcional para cada caso, que explique a
la magnitud de la fuerza de fricción máxima Fr m en términos de la magnitud de la
fuerza normal N. Interprete los parámetros.

11. Para área 1:
y = 0.7752x - 0.9412
donde m=0.7752 y
b=- 0.9412
Para área 2:
y = 0.8036x - 1.0243
donde m=0.8036 y
b=- 1.0243
las expresiones no son totalmente iguales, sin embargo, b (que representa el error del
ajuste) es muy parecido, y los coeficientes son también muy cercanos.
5. De las relaciones funcionales obtenidas en el numeral anterior, analice la
posibilidad de reducirlas a una relación de proporcionalidad Fr m = μe N. Obtenga
los valores del coeficiente de fricción estática ( μe ).
Podríamos lograr una exactitud y precisiones mayores haciendo mediciones con
equipos de alta precisión y exactitud, para que no varíen tanto los resultados
experimentales con la teoría, a la vez tendríamos que ser muy buenos observadores
para tomar con exactitud el punto marcado en el dinamómetro donde el cuerpo
empieza a moverse. Pues al fin y acabo la fuerza normal es la misma no importa la
posición del cuerpo.
6. Analice los resultados obtenidos en la tabla No. 2 de la parte 2 e identifique los
efectos que dichos resultados tienen sobre las áreas distintas involucradas y
genere sus conclusiones.
La tendencia de ambas gráficas son muy parecidas, de aquí podemos concluir que:

12. La masa influye directamente en el intervalo de variación de la fuerza para que un
objeto se comience a mover.
Si se sobrepone una gráfica con otra, observaremos que si nos son la misma, son muy
cercanas, por lo que podemos deducir que el área de contacto no tiene influencia en el
intervalo de variación de la fuerza necesario para que un objeto se comience a mover.
7. Con relación a la actividad 1 de la parte 3 dibuje los diagramas de cuerpo libre del
bloque colocado sobre la rampa, tanto para la posición horizontal como inclinada.
8. Para la situación de movimiento inminente, determine el ángulo r que forma la
fuerza reactiva total con la fuerza reactiva normal. Compare dicho valor con el
obtenido experimentalmente prom. Explique sus resultados.
Tenemos que N=3.28[N], y la Fr max cuando el cuerpo se mueve es de 1.8 [N], el
ángulo se puede determinar como el angtan(x) de la división de Fr max/N
Fr max=1.8[N] ( cuando el cuerpo se empieza a mover)
Normal= 3.26
X=angtan(N/Fr)
x= 28.75 *
9. Elabore conclusiones y comentarios.
Conclusiones y comentarios se encuentran al final del documento.

13. CONCLUSIÓN
En esta práctica de estática aprendimos lo que es el concepto de fricción se define
como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, a la fuerza entre dos superficies en
contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de
fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción
estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las
superficies en contacto
Lo que hicimos en esta práctica fue medir la fuerza que el cuerpo ejercía al oponerse al
movimiento, para eso tomamos diferentes mediciones. La primera medida que
tomamos fue el de la madera en el acrílico, y resultó que fue 1N. Tomamos mediciones
hasta ver el comportamiento del trozo de madera en cada material y con diferentes
pesos. Después de los resultados obtenidos notamos que entre mayor masa aumenta
la fricción. Otro procedimiento que hicimos fue medir la fricción en diferentes ángulos,
tomamos 10 mediciones y sacamos un promedio.
La fuerza de fricción estática es la relación que presenta un cuerpo en reposos
oponiéndose a su deslizamiento sobre otra superficie. Por ejemplo, si queremos
empujar un armario muy grande y hacemos una fuerza pequeña, el armario no se
moverá. Esto es debido a la fuerza de rozamiento estática que se opone al movimiento.
Si aumentamos la fuerza con la que empujamos, llegará un momento en que
superemos esa fuerza de rozamiento y será entonces cuando el armario se pueda
mover.

14. CONCLUSIONES PERSONALES
Alba Hernández Jorge Iván:
Después de desarrollar la práctica , rompí con varias ideas erróneas que tenía, me dí
cuenta de que no importa el área de contacto en cuanto a la fuerza necesaria para
poner en movimiento un objeto, pero sí importa la masa, está directamente relacionada
con ella. Durante mi carrera, (creo, o espero) utilizaré los conceptos de fricción y
rozamiento en términos de rendimiento, desgaste y eficiencia, en la elaboración de
sistemas, y en lo que me gustaría especializarme: en hardware.
Pérez Ariza David Alejandro:
Con la realización de esta práctica logré entender y concluir que la fricción no depende
de lo grande o pequeña que sea la superficie de contacto, más bien depende de la
masa del objeto, a mayor masa la fricción es mayor, por el contrario si la masa del
objeto es muy pequeña la fuerza de fricción también será de esta manera
Torres Bautista Edgar Eduardo:
Esta práctica me ayudó en gran medida a entender conceptos que durante las clases
de teoría no me quedaban muy claros como los son el concepto de Fricción máxima y
coeficiente de fricción, creo que ahora me será más sencillo analizar y resolver
problemas de equilibrio donde intervengan fuerzas de fricción.
Zamora Chairez Jorge Alberto:
Llegue a la conclusión que a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que
se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la
fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática), La fricción
depende también de diversos factores como la superficie que tan lisa o rugosa es, o
también del ángulo de inclinación de ésta.

15. BIBLIOGRAFÍA
BEDFORD, Anthony y FOWLER, Wallace L.
“Estática, Mecánica para Ingeniería “
Addison Wesley
México,1996.
HIBBELER, Russell C.
“Mecánica para Ingenieros, Estática”
CECSA
México,1993.
ORDOÑEZ R, Luis et al..
“Mecánica Vectorial para Ingenieros ,Estática”
CECSA
México,1987
BEER, Ferdinand P y JOHNSTON, E. Rusell
“Mecánica Vectorial para Ingenieros ,Estática”
McGraw-Hill de México.
México,1992