1. FRICCIÓN ESTÁTICA
Fecha de entrega
06/05/2014
LABORATORIO DE MECÁNICA EXPERIMENTAL
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
Práctica 5
Prof.: Ing. Rubén Hinojosa Rojas
Grupo 14 Equipo 3
Alumnos:
Legazpi Ascencio Alexis

2. INTRODUCCIÓN
Siempre que un cuerpo se mueve estando en contacto con otro objeto, existen Fuerzas de
fricción que se oponen al movimiento relativo. Estas fuerzas se deben a que una superficie
se adhiere contra la otro y a que encajan entre si las irregularidades de las superficies de
rozamiento En realidad no existen superficies sin fricción perfectas. Es precisamente esta
fricción la que mantiene un clavo dentro de una tabla, la que nos permite caminar y la que
hace que los frenos de un automóvil cumplan su función. En todos estos casos la fricción
produce un efecto deseable.
Sin embargo, en muchas otras circunstancias es indispensable minimizar la fricción. Por
ejemplo, provoca que se requiera mayor trabajo para operar maquinaria, causa desgaste y
genera calor, lo que a menudo ocasiona otros perjuicios. Los automóviles y los aviones se
diseñan con formas aerodinámicas para reducir la fracción con el aire, ya que esta es muy
grande a gran rapidez.
Siempre que se desliza una superficie sobre otra, la fuerza de fricción que ejercen los
cuerpos entre si es paralela o tangente a ambas superficies y actúan de tal modo que se
opone al movimiento relativo de las superficies y actúan de tal modo que se opone al
movimiento relativo de las superficies. Es importante observar que estas fuerzas existen no
solo cuando hay movimiento relativo, sino también cuando uno de los cuerpos tan solo
tiende a deslizarse sobre el otro.
Existen dos tipos de fricción: la fricción seca, que algunas veces es llamada fricción de
Coulomb, y la fricción de fluidos.
La fricción de fluidos se desarrolla entre capas de fluidos que se mueven a diferentes
velocidades, y es de gran importancia en problemas que involucran el flujo de fluidos a
través de tuberías y orificios o cuando se trabaja con cuerpos que están sumergidos en
fluidos en movimiento.
La fricción secatambién llamada también fricción de Coulomb, ya que sus características
fueron estudiadas extensamente por C.A.Coulomb en 1781. Específicamente, la fricción seca
ocurre cuando entre las superficies de cuerpos que están en contacto en ausencia de un
fluido lubricante.

3. 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..
DESARROLLO
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
ACTIVIDAD PARTE 1
1. Coloque el bloque de madera sobre la superficie de acrílico y aplique una fuerza
de tracción con el dinamómetro, previamente calibrado en forma horizontal como
se muestra en la figura No. 1, e identifique el intervalo de variación de la fuerza
aplicada para el cual no hay movimiento. Registre en la tabla No.1 dicho valor

4. como evento No.1.
2. Repita la actividad 1 con otras superficies hasta completar la tabla.
ACTIVIDAD PARTE 2
1. Coloque el bloque de madera, con el dinamómetro acoplado, sobre el tablero mixto y
ponga masas de magnitud mi como se indica en la figura No. 2.
Figura No. 2
2. Aplique paulatinamente fuerza de tracción hasta que se alcance el estado de movimiento
inminente del bloque de madera. Registre 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. Mida la masa del bloque.
Evento Superficies 0< Fi <Frm [N]
1 Madera – acrílico 0 < FI < 1.5 [N]
2 Madera – caucho 0 < FI < 2.1 [N]
3 Madera – formaica 0 < FI < 1.6 [N]
Área de
contacto I
Área de contacto
II
Evento Pi + Wbloque [N] Frm[N] Frm[N]
1 12.41 10.9 8.2
2 7.995 6.1 5.7

5. Mbloque=271 [kg]
3. Repita la actividad 1 y 2 cada vez con masas diferentes para la misma posición del bloque
hasta completar la columna correspondiente ( área de contacto I ) de la tabla No. 2.
4. Coloque el bloque de madera de tal manera que descanse sobre una cara de área diferente
( área de contacto II ) y ponga masas de magnitud mi como se muestra en la figura No. 3.
Figura No. 3
5. Repita la actividad 2 utilizando las mismas masas hasta completar la columna
correspondiente al área de contacto II de la tabla No. 2.
3 7.505 5.7 5.2
4 6.524 5.1 4.9
5 5.543 4.6 4.4
6 5.052 4.3 4.2
7 4.562 4.1 3.8
8 4.071 3.5 3.3
9 3.581 3.1 2.8
10 3.090 2.8 1.7
Prom= 6.033 Prom1= 5.02 Prom2= 4.42

6. ACTIVIDAD PARTE 3
1. Coloque el bloque de madera sobre una de las guías de la rampa graduada como se muestra
en la figura No. 4 y elévese ésta paulatinamente hasta que se alcance la posición angular de
movimiento inminente; registre el ángulo de inclinación de la rampa en la tabla No. 3.
2. Repita la actividad 1 hasta completar la tabla No. 3
CUESTIONARIO
1. Explique detalladamente el concepto de fricción.
Respuesta: La fricción puede definirse como la fuerza de resistencia que actúa sobre un cuerpo
la cual evita o retarda su deslizamiento en relación con un segundo cuerpo o superficie con el
que se encuentra en contacto. Esta fuerza siempre actúa en dirección tangente a la superficie, en
los puntos de contacto con otros cuerpos, y está dirigida de tal forma que se opone al
movimiento posible o existente del cuerpo en relación con estos puntos.
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.
Respuesta:
Evento Θ [°]
1 29
2 31
3 31
4 30
5 32
6 31
7 32
8 35
9 31
10 31
Θprom 31.3

7. 0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Fr
Fnormal
Área de contacto I
El bloque de peso W= 2.6 [N] se coloca sobre una superficie horizontal plana (Figura a). Como
el peso no tiene componente horizontal, la reacción de la superficie tampoco la tiene; por lo
tanto, la reacción es normal a la superficie y está representada por N (Figura a). Al momento de
aplicarle la fuerza P(el arrastre debido al dinamómetro, Figura b) al ser muy pequeña la
magnitud, el bloque no se moverá; por lo tanto, debe existir alguna otra fuerza horizontal que
equilibre a P. Esta otra fuerza es la fuerza de fricción estática F.
Si se incrementa la fuerza P también se incrementa la fuerza de fricción, la cual
continúaoponiéndose a P hasta que su magnitud alcanza un cierto valor máximo Fm(Figura c)
llamado fuerza friccional estática limite. Experimentalmente, la fuerza friccional estática límite
se determina
Donde Ms= coeficiente de fricción estática
Si P se incrementa aún más la fuerza de fricción ya no la puede equilibrar y el bloque comienza a
deslizarse. En cuanto empieza a moverse el bloque, la magnitud de F disminuye de Fm a un valor
menor Fk. Esto se debe a que existe una menor interpenetración entre las irregularidades de las
superficies en contacto cuando dichas superficies se mueven una con respecto a la otra.
A partir del momento en que bloque empieza a moverse, esté continua deslizándose con una
velocidad que va aumentando mientras que Fkdenominada fuerza de fricción cinética, permanece
constante.
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.

8. 0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Fr
Fnormal
Área de contacto II
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.
Respuesta:
Área de contacto I
b= = =0.0102
= =
m
y=0.8303 m +0.0102

9. 0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Fr
Fnormal
Área de contacto I
0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Fr
Área de contacto II
Área de contacto II
b= = =0.6241
= =
m
y=0.6295 m +0.6241

10. -3
2
7
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Frm
Fnormal
Analizando las gráficas, podemos observar que la fricción máxima es directamente proporcional
a la fuerza normal, es decir, al aumentar la fuerza normal, la fuerza de fricción máxima también
lo hará. Donde la pendiente de la recta de cada gráfica representa el coeficiente de fricción; de
esta forma tenemos la siguiente relación:
N
donde:
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 ).
Área de contacto
I
Área de contacto II
Pi + Wbloque [N] Frm[N] Frm[N]
12.41 10.9 8.2
7.995 6.1 5.7
7.505 5.7 5.2
6.524 5.1 4.9
5.543 4.6 4.4
5.052 4.3 4.2
4.562 4.1 3.8
4.071 3.5 3.3
θ

11. Área de contacto I
Teórico
Práctico
Área de contacto I
Teórico
Práctico
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.
Respuesta:
De la tabla No.2 podemos ver que la fuerza de fricción máxima para cada área de contacto son muy
similares y que la fuerza de fricción máxima es directamente proporcional a la fuerza normal.
Teóricamente la fuerza necesaria para mover el mismo objeto (fk), sin importar el área de sus caras
que se encuentren en contacto con la superficie; debe ser la misma ya que tiene la misma fuerza
3.581 3.1 2.8
3.090 2.8 1.7
Prom= 6.033 Prom1= 5.02 Prom2= 4.42

12. normal.Podríamos obtener un resultado más exacto si contáramos con equipos de mayor precisión,
por que teóricamente el área de contacto no influye en la fricción.
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 inclinado
8. Para la situación de movimiento inminente, determine el ángulo θr que forma la fuerza
reactiva total con la fuerza reactiva normal. Compare dicho valor con el obtenido
experimentalmente θprom. Explique sus resultados.
A partir del diagrama de cuerpo libre podemos ver que la pendiente es el ángulo adyacente al eje “y”
negativo, lo que hace que Wx sea el lado opuesto y Wy el lado adyacente. En este caso tenemos:
Sustituyendo
Θprom= 31.3°
9. Elabore conclusiones y comentarios.
CONCLUSIONES
Legazpi Ascencio Alexis:
De la actividad 2, con los datos obtenidos concluí que el coeficiente de fricción Madera-Caucho oscila entre
0.7 y 0.8. Al sobreponer las gráficas se puede observar que son muy similares, sin embargo, al momento de
Y
X

13. calcular los coeficientes de fricción podemos ver que solo tienen una diferencia de 0.099, una cantidad muy
pequeña pero importante.
De la actividad 3 puedo concluir que aprendí lo que era el ángulo de reposoy como es que se obtiene, el
ángulo de reposo es cuando un cuerpo permanece en reposo sobre un plano inclinado, independientemente
de su peso, si aumentáramos la inclinación el cuerpo comenzaría a deslizarse, en los resultados que
obtuvimos experimentalmente el ángulo de reposo que registramos era un poco diferente al que obtuvimos
teóricamente.
De esta práctica aprendí el concepto de fricción y como obtener el coeficiente de fricción, también aprendí
que teóricamente la fricción es independiente del área de contacto entre dos superficies, esto se debe a que
la masa se mantiene constante, y solo se distribuye el peso, Por ejemplo, en la actividad 2, uno pensaría que
si la superficie aumenta (cambio de posición), también aumentaría la fracción, pero en realidad seria la
misma fricción, porque el peso solo se distribuye en la superficie y esto hace que disminuya la presión en
cada punto, así que hay más puntos de roce, pero cada uno soporta una presión menor y entonces la
fricción total de la superficie es la misma que si esta fuera menor, menos puntos de roce pero con mayor
presión.
Como comentario, esta práctica fue muy interesante, aunque comparando los datos teóricos con los
experimentales no obtuvimos datos similares, quizá nos sería útil un equipo de alta precisión y exactitud
para comprobar los resultados, pero a pesar de eso, la practica fue muy interesante, más aparte de que me
sirvió para repasar los conceptos teóricos sobre fricción y aprender distintas cosas.
Bibliografía
BEDFORD, Anthony y FOWLER, Wallace L.
“Estática, Mecánica para Ingeniería “
Addison Wesley
México, 1996.
HIBBELER, Russell C.
Mecánica para Ingenieros, Estática
10ª edición
México
Pearson Prentice Hall, 2004
ORDOÑEZ R, Luis et al..
“Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática”
CECSA
México, 1987
BEER, Ferdinand, P. y JOHNSTON, E. Rusell
Vector Mechanics for Engineers, Statics
8th
edición

14. U.S.A.
McGraw-Hill, 2007
Manual de prácticas del Laboratorio de Mecánica Experimental.