Question

¿Cómo se puede calcular experimentalmente el coeficiente de rozamiento entre dos superficies?

Answer 1

Para ser concretos construye un plano inclinado con una superficie de madera por ejemplo. Buscas un cubo de otro material que podría ser de un dado de plástico. Podemos entonces determinar el coeficiente de rozamiento entre el plástico y la madera.

Colocas el cubo sobre el plano. Comienza a elevar éste lentamente hasta que notes que el cubo tiende a comenzar a deslizar hacia abajo sobre el plano inclinado. 

Detienes la elevación del plano en ese momento y busca la forma de medir el ángulo de inclinación del plano.

Sea entonces Ф el ángulo del plano, u el coeficiente de rozamiento estático y m la masa del cubo.

Estando en el límite de comenzar a deslizar (sin deslizar), el cubo está en equilibrio bajo la acción de las siguientes fuerzas:

P = m.g = peso del cuerpo hacia abajo.
N = reacción normal del plano hacia "arriba"
Fr = fuerza de rozamiento paralela al plano, hacia arriba.

Estando en equilibrio se cumplirá que.

Sobre la dirección del plano inclinado: Fr - m.g.sen Ф = 0; Fr = m.g.sen Ф

Sobre la dirección normal al plano: N - m.g.cos Ф = 0; N = m.g.cos Ф

Por otro lado es Fr = u.N; reemplazamos:

m.g.sen Ф = u.m.g.cos Ф; simplificamos y despejamos u:

u = sen Ф / cos Ф = tg Ф

Es decir que el coeficiente de rozamiento para esos dos materiales es igual a la tangente del ángulo de inclinación del plano cuando el cuerpo está en el límite del equilibrio.

Saludos Herminio