COEFICIENTE DE FRICCIN EN MATERIALES DE ENVASADO

COEFICIENTE DE FRICCIN EN materiales de envasadoI.- INTRODUCCIN:

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de friccin a la resistencia que se opone al movimiento (fuerza de friccin cintica) o a la tendencia al movimiento (fuerza de friccin esttica) de dos superficies en contacto. Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscpicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza entre ambas superficies no sea perfectamente perpendicular a stas, sino que forma un ngulo (el ngulo de rozamiento) con la normal. Por tanto esta fuerza resultante se compone de la fuerza normal (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento, paralela a las superficies en contacto

Existen dos tipos de roce: El esttico y el cintico o dinmico. El primero es aquel que impide que un objeto inicie un movimiento y es igual a la fuerza neta aplicada sobre el cuerpo, solo que con sentido opuesto (ya que impide el movimiento). El segundo es una fuerza de magnitud constante que se opone al movimiento una vez que ste ya comenz. En resumen, lo que diferencia a un roce con el otro es que el esttico acta cuando el cuerpo est quieto y el dinmico cuando est en movimiento

II.- OBJETIVOS:

Determinar el coeficiente de friccin esttico y dinmico de algunos materiales de envasado como papel, cartn y plstico.

Analizar los problemas causados por el coeficiente de friccin alto y bajo en los diferentes tipos de envasado.

III.- REVISIN BIBLIOGRFICA:Fuerzas de Friccin

Siempre que un objeto se mueve sobre una superficie o en un medio viscoso, hay una resistencia al movimiento debido a la interaccin del objeto con sus alrededores. Dicha resistencia recibe el nombre de fuerza de friccin.

Las fuerzas de friccin son importantes en la vida cotidiana. Nos permiten caminar y correr. Toda fuerza de friccin se opone a la direccin del movimiento relativo.

Empricamente se ha establecido que la fuerza de friccin cintica es proporcional a la fuerza normal N, siendo k la constante de proporcionalidad, esto es, f = Para ilustrar las fuerzas de friccin, suponga que intenta mover un pesado mueble sobre el piso. Ud. empuja cada vez con ms fuerza hasta que el mueble parece "liberarse" para en seguida moverse con relativa facilidad.

Llamemos f a la fuerza de friccin, F a la fuerza que se aplica al mueble, mg a su peso y N a la fuerza normal (que el piso ejerce sobre el mueble).

La relacin entre la fuerza F que se aplica y la fuerza de friccin puede representarse mediante el siguiente grafico:

Aumentemos desde cero la fuerza F aplicada. Mientras sta se mantenga menor que cierto valor N, cuyo significado se explica ms abajo, el pesado mueble no se mueve y la fuerza de roce entre las patas del mueble y el piso es exactamente igual a la fuerza F aplicada. Estamos en la denominada "zona esttica", en que f = F. Si continuamos aumentando la fuerza F alcanzaremos la situacin en que f = N, la mxima fuerza de friccin esttica y el mueble parecer "liberarse" empezando a moverse, pero esta vez con una fuerza de friccin llamada cintica y cuya relacin con la fuerza normal es

fk = N (zona cintica)

Donde es el coeficiente de roce cintico, que debe distinguirse del coeficiente de roce esttico , mencionado mas arriba. se obtiene encontrando el cuociente entre la mxima fuerza de roce (condicin a punto de resbalar) y la fuerza normal. De ah que N nos entrega el valor mximo de la fuerza de roce esttico.

El coeficiente de roce esttico es siempre mayor que el coeficiente de roce cintico. Los coeficientes de friccin esttico y cintico para madera sobre madera, hielo sobre hielo, metal sobre metal (lubricado), hule sobre concreto seco, y las articulaciones humanas, estn aqu descritos para esas determinadas superficies:

Ejemplo. Una caja de 10 kg descansa sobre un piso horizontal. El coeficiente de friccin esttico es = 0.4, y el de friccin cintica es =0.3. Calcule la fuerza de friccin f que obra sobre la caja si se ejerce una fuerza horizontal externa F cuya magnitud es a) 10 N, b) 38N, c) 40 N.

SOLUCION:El diagrama de cuerpo libre o de cuerpo aislado es:

Como N - mg = 0 N = mg = 98 N

La fuerza de friccin esttica se opone a cualquier fuerza aplicada, hasta llagar a un mximo N = (0.4)(98N) = 39.2 N. Como la fuerza aplicada es F = 10 N, la caja no se mover y f = F = 10 N.

Todava la fuerza de 38 N no supera los 39.2 N, la fuerza de friccin habr aumentado a 38 N, f = 38N.

Una fuerza de 40 N har que la caja comience a moverse, porque es mayor que la fuerza mxima de friccin esttica, 39.2 N. En adelante se tiene friccin cintica, en lugar de friccin esttica y la magnitud de la friccin cintica es N = 0.3(98N) = 29 N. Si la fuerza aplicada contina siendo F = 40 N, la aceleracin que experimentar la caja ser (40N - 29N)/10kg = 1.1 m/s2

IV.- MATERIALES Y MTODOS:

4.1.- MATERIALES:

Papel, cartn y plstico de diferentes tipos. Plano inclinado para medir el coeficiente de friccin.

Regla y tijeras.

4.2.- MTODOS: Colocar el material (plstico, papel o cartn) del cual se va a medir el coeficiente de friccin, sobre el plano inclinado.

Con ayuda de la manijuela ir inclinando el plano hasta que se inicie el movimiento, medir el coeficiente de friccin esttico.

Luego seguir moviendo la manijuela hasta el deslizamiento completo, en ese momento medir el coeficiente de friccin dinmico.

Realizar el mismo procedimiento con todos los materiales de los cuales se dispone.

V.- RESULTADOS Y DISCUSIONES:

5.1.- RESULTADOS:

Los resultados obtenidos se muestran en los cuadros siguientes:Cuadro N 01: Coeficiente de Friccin Esttico.MaterialAltura (cm.)Base (cm.)Tge = ee

Tapa de envase de mantequilla16.3550.296416.5079

Base de envase de mantequilla16.2500.32417.9523

Envase de gaseosa14.556.50.256614.3936

Caja e chocolate14.1520.271215.1712

Lata de milo12.6510.247113.8775

Cuadro N 02: Coeficiente de Friccin Dinmico.MaterialAltura (cm.)Base (cm.)Tge = ee

Tapa de envase de mantequilla16.5550.316.69

Base de envase de mantequilla16.1500.32217.8486

Envase de gaseosa15.656.50.276115.4351

Caja e chocolate14.2520.273115.2738

Lata de milo16.1510.315717.5202

5.2.- DISCUSIONES:

El roce esttico es siempre menor o igual al coeficiente de roce entre los dos objetos (nmero que se mide experimentalmente y est tabulado) multiplicado por la fuerza normal. El roce dinmico, en cambio, es igual al coeficiente de rozamiento, denotado por la letra griega , por la normal en todo instante. No se tiene una idea perfectamente clara de la diferencia entre el rozamiento dinmico y el esttico, pero se tiende a pensar que el esttico es mayor que el dinmico, porque al permanecer en reposo ambas superficies, pueden aparecer enlaces inicos, o incluso microsoldaduras entre las superficies. ste fenmeno es tanto mayor cuanto ms perfectas son las superficies.

Se cumple que los ngulos de friccin dinmica son mayores que los de friccin esttica, esto debido a que se requiere que el plano este ms inclinado para producir el deslizamiento del material.

Es importante conocer los coeficientes de friccin tanto dinmica como esttica ya que si estos no se encuentran dentro de los valores normales pueden ocurrir problemas en el apilamiento y en el manejo de los envases y las maquinarias de envasado.

Por el contrario si el coeficiente de friccin es muy bajo pueden haber dificultades para fijar el cilindro gua de la mquina envasadora, problemas de deslizamiento durante el apilamiento, etc.

VI.- CONCLUSIONES:

Los ngulos de friccin dinmica son mayores que los de friccin esttica. Es necesario medir los coeficientes de friccin para evitar problemas de apilamiento en el almacenamiento.

Al culminar la prctica se cumpli con los objetivos trazados, que fue la determinacin del coeficiente de friccin.

VII.- RECOMENDACIONES:

Para escoger el envase adecuado es necesario medir el coeficiente de friccin ya que tiene mucha influencia en el apilamiento durante el almacenamiento.VIII.- BIBLIOGRAFA:

http://es.wikipedia.org/wiki/Fricci%C3%B3n http://www.jfinternational.com/mf/fuerzas-friccion.html http://macuilli.fis.unam.mx/~gh/fricc/fricc.pdf