Coeficients de fricció en diferents superfícies

Publicat el 26 març 2015 per CRP del Gironès

Objectius

Entendre la diferència entre el coeficient de fricció estàtic i el dinàmic.
Relacionar la força límit d’inici de moviment o de manteniment del moviment, amb la força de fricció estàtica i dinàmica segons cada cas.
Mesurar el coeficient de fricció a partir de la relació matemàtica entre la força de fricció i el pes (normal en superfícies horitzontals).
Veure com canvia el coeficient de fricció segons les caracterísitiques de la superfície de contacte.
Observar si l’amplada de la superfície de contacte afecta a la força de fricció.

Material

Totxos de diferents masses (entre 1,5 Kg i 4 Kg)
Dinamòmetres de 15 N i 25 N
Superfícies amb tres rugositats diferents
Muntatge com el de la figura

Coneixements previs

El coeficient de fricció és una constant de proporcionalitat entre la força de fricció dinàmica o estàtica i la normal. En definitiva, és una expressió de l’oposició al moviment que ofereixen les diferents superfícies físiques als cossos que hi entren en contacte. Al ser un coeficient no té dimensions i es representa amb la lletra grega “mu”, μ.
Parlem de dos tipus de coeficients de fricció: un coeficient de fricció dinàmic (oposició al moviment ja iniciat) i un d’estàtic (oposició a l’inici del moviment); amb valor inferior sempre del dinàmic a l’estàtic (μdin < μest). Costa més iniciar el moviment que mantenir-lo.
La força de fricció o fregament entre superfícies és la causa, per exemple, que puguem caminar o que una roda al girar es mogui.
Ff = μ N

Procediment

Per a una superfície rugosa: Preparem el material i pesem els diferents totxos amb un dinamòmetre (en sabrem la massa) i així ja tenim calculada la normal. Anotem les dades en una taula de dades.

Posem un dels totxos, el de menys massa, a la superfície i mesurem la força que necessitem per començar a moure-ho utilitzant el dinamòmetre de 25 N. Repetim la mesura.

Mesurem la força d’inici de moviment (Ff estàtica) afegint un segon totxo de diferent massa. Repetim la mesura. I així successivament fins a tenir 3-4 valors per a diferents masses.
Anotem a la taula de dades la força mesurada en relació a la massa (Normal) dels diferents totxos.
Farem la mateixa experiència però un cop iniciat el moviment.

Explicació pel professor

Mitjançant les dades experimentals mesurades amb el dinamòmetre a la superfície de lliscament, Força d’inici de moviment (F. fricció estàtica) i el pes (normal) fem una representació gràfica en la qual, s’observa una relació directament proporcional de les dues variables tal i com ens diu la fórmula de Ff. Calculem la constant i ja tenim el coeficient de fricció estàtic.
Farem el mateix amb la mesura de la força necessària per mantenir el moviment sobre la superfície en concret. Representem aquesta força (F. Fricció dinàmica) respecte el pes (normal) amb els mateixos totxos utilitzats anteriorment, i n’obtenim altre cop la constant de proporcionalitat, coeficient de fricció dinàmic.

Juguem amb la pressió

Publicat el 26 març 2015 per mariososa

Institut Vilafant
Alumnes Tercer d’ESO

Un llit de xinxetes

Material
Globus, xinxetes
Com ho fem?
Posem al damunt d’una taula un gran nombre de xinxetes, molt properes i amb la punxa enlaire. Inflem el globus i empenyem sobre les xinxetes.Posem al damunt d’una taula una xinxeta, molt properes i amb la punxa enlaire. Inflem el globus i empenyem sobre les xinxetes.
Què observem?
En el primer cas la força es reparteix sobre la superfície de moltes xinxetes i el globus no es punxa. En el segon cas la força actua sobre la superfície d’una sola xinxeta, la pressió és molt elevada i es reventa.
Categories
força, pressió

Inflem un globus/llaminadura núvol sense bufar

Material
globus, llaminadura núvol bomba de buit
Com ho fem?
Inflem una mica un globus, el col•loquem dins d’una bomba de buit i comencem a treure aire. Podem fer el mateix experiment amb la llaminadura
Què observem?
Quan es treu aire disminueix la pressió de l’interior del recipient i es trenca l’equilibri entre la pressió interior del globus i la pressió exterior. Quan dismineuix la pressió a l’interior del recipient, per mantenir l’equilibri, com les parets del globus són flexibles, es dilata i augmenta el tamany.
Categories
pressió atmosfèrica,dilatació, Llei de Boyle-Mariotte

La pressió atmosfèrica que fa un líquid

Material
vas de precipitat, embut, paper film, tub de goma, tub de vidre(o goma) en forma de U, suport, aigua acolorida
Com ho fem?
Omplim el tub en forma de U unit al suport d’aigua acolorida. En un extrem hi connectem un tub de goma i a l’altre un petit embut tapat amb un globus o paper film.
Què observem?
Quan introduim l’embut dins del vas amb aigua, apareix un desnivell en l’aigua acolorida que hi ha en el tub en forma de U. Podem verificar que la pressió varia amb la profunditat.

Quina pressió fem quan caminem?

Material
cartró, tisores, balança, ordinador
Com ho fem?
Retallem un cartró de forma regular (quadrat o rectangular), medim la longitud dels costats, i calculem la superfície. Amb la balança mesurem la massa i posteriorment determinem la densitat superficial.
Retallem la silueta dels nostres peus amb una plantilla del mateix tipus de cartró i com coneixem la densitat superficial del cartró, podem calcular la superfície de contacte dels nostres peus amb el terra.
A partir de la nostra massa i amb un senzill full de càlcul, introduïm les dades de la nostra massa, massa del cartró amb la silueta del nostre peu, calculem per, superfície de contacte dels peus i pressió que exercim sobre el terra.
Què observem?
D’una manera senzilla calculem la pressió que exercim sobre el terra.
Categories
massa, pes, superfície, pressió

L’aigua que no cau del vas

Material
vas, paper, aigua
Com ho fem?
omplim el vas d’aigua, col•loquem un paper sobre el vas i l’invertim
Què observem?
l’aigua no cau atès que la força cap amunt de la pressió atmosfèrica sobre el paper és més gran que la força cap avall deguda al pes de l’aigua.

La ciència és divertida

Publicat el 18 març 2015 per CRP del Gironès

Institut Frederic Martí Carreras. Palafrugell
Primer de Batxillerat científic.

Implosió d’una llauna
Evaporem aigua dintre d’una llauna per tal de fer fora l’aire, desprès d’una estona de sortir fum blanc, la refredem ràpidament sobre aigua tapant el forat amb l’aigua. Com el vapor d’aigua condensa i no hi ha aire hem fet quasi el buit i la llauna implosiona

Hidròfils, hidròfobs; amics de l’aigua i enemics de l’aigua
En dos provetes amb aigua amb gas posarem xocolata en trossos petits en una i sal gruixuda en l’altra. La substància “enemiga” de l’aigua es mullarà de gas i pujarà, deixarà anar el gas i tornarà a baixar.
Aplicació pràctica: per rentar taques de greix de la roba necessitem sabó, que té una part hidròfila i una part hidròfoba i ajuda a que es mullin les substàncies “enemigues” de l’aigua.

Aire versus pulmó
Intentarem bufar un globus dins d’una ampolla de plàstic. En veure que no podem fer-ho buscarem “qui” no ens deixa i té més força que els nostres pulmons i ho tornarem a fer foradant l’ampolla.

On va l’aire calent?
Dos espelmes de diferent mida enceses i les tapem. Es necessita oxigen per què hi hagi combustió, en poc temps s’apagaran però, a la vegada?. Aplicació: com ens hem de moure per sortir d’un incendi?

Pelem un ou sense mans!
Si posem un ou en un recipient amb vinagre, veurem que el vinagre (àcid) va dissolent la closca de l’ou (carbonat de calci) i es formen bombolletes (gas, indici de reacció química). En uns tres, quatre dies, tenim l’ou cru sense closca i el podem botar.

Cromatografia (la tinta negra és barreja de colors?)
Fem un punt amb retolador negre no permanent en paper de filtre i hi afegim una gota d’aigua, en escampar-se s’emporta els components de la tinta a diferent velocitat segons “l’amistat” que tingui l’aigua amb cada component.