Coeficiente de fricción estática a partir del ángulo crítico
Incline el plano hasta que comience el deslizamiento; registre el ángulo crítico θ y, con varios ensayos, obtenga μ_s ≈ tan θ; compare con el valor de referencia.
Objetivo
Estimar el coeficiente de fricción estática μ_s entre el bloque y el plano, hallando el ángulo crítico de inclinación a partir del cual comienza el deslizamiento y usando la relación μ_s ≈ tan θ.
Material
- Bloque de madera sobre un plano rugoso
- Escala de ángulo (deslizador)
- Modelo de ruido del transportador
Experimento
Teoría
En un plano inclinado rugoso, en el equilibrio límite, la proyección del peso a lo largo del plano iguala a la fricción estática máxima: mg sin θ = μ_s mg cos θ, de donde μ_s = tan θ. Repetir las mediciones del ángulo reduce el error aleatorio de lectura de θ.
Procedimiento
- Lea la teoría: el coeficiente de fricción está «oculto» en el modelo; usted solo ve la geometría y el movimiento.
- Aumente el ángulo θ con el deslizador y pulse «Soltar el bloque». Si tan θ > μ_s, el bloque se desliza un poco; si no, permanece en reposo.
- Localice el menor ángulo en el que se observa deslizamiento y pulse «Registrar medición» con su estimación del ángulo crítico (se modela un poco de ruido del transportador).
- Repita no menos de 5 ensayos independientes (en cada uno vuelva a buscar el ángulo).
- En la tabla aparecen θ y μ = tan θ. Como resultado use la media de μ.
- Compare la media de μ_s con el valor esperado y formule la conclusión.
Conclusión
La media de μ_s a partir de tan θ coincide con el coeficiente de referencia dentro de la tolerancia. Las principales incertidumbres: fijar el instante en que empieza a resbalar, la lectura de θ e idealización μ_s = tan θ en el umbral.