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.