Medición del coeficiente de rozamiento cinético en un plano inclinado
FísicaFuerzas y dinámicaEdades 15–16Laboratorio virtual
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Laboratorio virtual: un bloque se desliza desde el reposo por una tabla inclinada un ángulo α, y un cronómetro digital con dos fotopuertas mide el tiempo t que tarda en recorrer la distancia L. Los estudiantes aumentan el ángulo y sueltan el bloque varias veces; la tabla de datos calcula automáticamente a = 2L/t² y μ = tanα − a/(g·cosα), y el promedio se compara con el μ del par de materiales elegido. La pantalla Gráficas del movimiento hace rodar una bola maciza o un carrito por el plano a través de 8 fotopuertas (o marcas cronometradas a mano): se trazan las gráficas x–t y v–t, se obtiene la aceleración de la pendiente v–t y se compara con g·sinα (5/7 de ese valor para una bola maciza que rueda).
Lección: Peso y fuerza de rozamiento; práctica: medición del coeficiente de rozamiento cinético
Qué muestra
Un bloque que desliza por un plano rugoso cumple a = g(sinα − μcosα), así que cronometrarlo entre dos fotopuertas (a = 2L/t²) da el coeficiente de rozamiento cinético; con ángulos pequeños el rozamiento estático lo mantiene en reposo. La pantalla Gráficas del movimiento deja rodar desde el reposo una bola maciza o un carrito de poco rozamiento junto a marcas cada 0,20 m. La posición frente al tiempo es una parábola, y la velocidad media de cada intervalo, situada en su instante medio, forma una recta cuya pendiente es la aceleración. El carrito da a ≈ g·sinα; la bola maciza solo 5/7, porque parte de la energía se convierte en rotación.
Cómo usarla
En Coeficiente de rozamiento, elige los Materiales, ajusta el ángulo con el asa o con Ángulo inicial del plano y pulsa Soltar varias veces; cada medida añade a y μ a la tabla. En Gráficas del movimiento, elige el Cuerpo, el Ángulo α y la Medida del tiempo y pulsa Soltar. Lee los tiempos de la tabla, compara las gráficas x–t y v–t y repite con otros ángulos para comparar a con g·sinα.
Parámetros que puedes cambiar
- Par de materiales Madera – madera (μ ≈ 0,30), Plástico – madera (μ ≈ 0,20), Caucho – madera (μ ≈ 0,45), Acero – acero lubricado (μ ≈ 0,12)
- Ángulo de inclinación inicial 5–60 °
- Distancia entre las dos fotopuertas 0,5–1,5 m
- Mostrar el coeficiente de rozamiento real para comparar
- Pantalla Medir el coeficiente de rozamiento, Gráficas del movimiento en un plano inclinado
- Cuerpo en el plano Bola maciza (rueda), Carrito de poco rozamiento
- Ángulo del plano (pantalla de gráficas) 2–20 °
- Medida del tiempo 8 fotopuertas, Marcas + cronómetro
Preguntas para explorar
- ¿Por qué conviene repetir la medida varias veces y usar el valor medio de μ?
- Al cambiar el ángulo α cambian t y a; ¿cambia también el μ calculado? ¿Por qué?
- ¿Aproximadamente con qué ángulo empieza a deslizar el bloque y cómo se relaciona ese ángulo con el coeficiente de rozamiento?
