Determinacin de la longitud de onda de un laser de He-Ne con el interferometro de Michelson

FRICCIN EN BANDAS O CORREAS

Laboratorio de Resistencia de Materiales

Resumen

Durante esta experiencia se realiz el ensayo de friccin en correas, con 4 tipos de correa se someti cada una de estas a dos cargas y ngulos diferentes para tomar las tensiones y mediante los clculos y anlisis determinar el coeficiente de friccin de cada correa.

Palabras Clave: friccin, tensin, correas, coeficiente de friccin.

Abstract

During this experience friction test belts, belt 4 types subjected to each of the two charges and different tensions to take angles and by calculation and analysis to determine the coefficient of friction of each belt was done.

Keywords: friction, tension straps, friction coefficient.

UNIVERSIDAD DE LA COSTADEPARTAMENTO DE CIENCIAS BSICASREA DE LABORATORIO DE FSICA FACULTAD DE INGENIERA

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1. Introduccin

La resistencia de materiales es la ciencia que desarrolla la relacin entre las fuerzas externas aplicadas a un cuerpo deformable y las fuerzas internas producto de esas fuerzas externas o en otras palabras La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algn modo.En Laboratorio de Resistencia de Materiales se llevarn a la prctica los conocimientos que se vayan adquiriendo a lo largo del curso, como tambin desarrollaremos muchas experiencias, una de estas la que se realiza con la mquina de friccin en bandas o correa, nuestro primer ensayo dentro del laboratorio. Dentro de este informe se tratar acerca de la teora respectiva a la friccin en bandas, al desarrollo experimental de esta misma y a como calcular las tensiones relacionadas con los dinammetros. Cabe destacar tambin que se trabajar con diferentes tipos de correas por lo que se obtendrn diferentes resultados, y son estos resultados los que nos permitirn sacar conclusiones sobre lo realizado en el laboratorio.

2. Fundamentos Tericos

2.1. Friccin en correas o bandasSe conoce como correa de transmisin a un tipo de transmisin mecnica basado en la unin de dos o ms ruedas, sujetas a un movimiento de rotacin, por medio de una cinta o correa continua, la cual abrasa a las primeras en cierto arco y en virtud de las fuerzas de friccin en su contacto arrastra a las ruedas conducidas suministrndoles energa desde la rueda motriz.

Es importante destacar que las correas de trasmisin basan su funcionamiento fundamentalmente en las fuerzas de friccin, esto las diferencia de otros medios de flexibles de transmisin mecnica, como lo son las cadenas de transmisin y las correas dentadas las cuales se basan en la interferencia mecnica entre los distintos elementos de la transmisin.Las correas de transmisin son generalmente hechas de goma, y se pueden clasificar en dos tipos: planas y trapezoidales.

2.2. Correas planasLas correas planas se caracterizan por tener por seccin transversal un rectngulo. Fueron el primer tipo de correas de transmisin utilizadas, pero actualmente han sido sustituidas por las correas trapezoidales. Son todava estudiadas porque su funcionamiento representa la fsica bsica de todas las correas de trasmisin.

2.3. Correas trapezoidalesA diferencia de las planas, su seccin transversal es un trapecio. Esta forma es un artificio para aumentar las fuerzas de friccin entre la correa y las poleas con que interactan.Luego de haber definido lo que es una correa ahora si definamos que es la friccin y el coeficiente friccin de los diferentes tipos de correa.

2.4. FriccinEs la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre la otra.

2.5. Coeficiente de friccin en correas planasConsidrese una banda plana que pasa sobre una polea. Se supone que la fuerza de friccin en la banda es uniforme a lo largo de todo el ngulo de contacto y que la fuerza centrfuga sobre la banda puede ser despreciada. a)

b)

Figura. Diagrama de cuerpo libre: a) polea y correa b) elementos de banda.

Analizando el D.C.L. del elemento de banda1 y aplicando los conocimientos matemticos se obtiene que la relacin entre tensin mayor T2 y la tensin menor T1 es: ln(T2/T1)=. =ln(T2/T1)/Donde es el ngulo de contacto expresado en radianes y es el coeficiente de friccin.

2.6. Coeficiente de friccin en correas trapezoidalesEn este caso se tiene que la relacin que existe entre los valores T1 y T2 de la tensin en las dos partes de la banda cuando est a punto de deslizarse puede obtenerse al igual que en el caso anterior, analizando el D.C.L. del elemento y notando que la magnitud de la fuerza de friccin total que acta sobre el elemento es 2 F y que la fuerza normal es 2 N * sen( / 2). Procediendo matemticamente se obtiene: ln(T2/T1)=(.)/sen(/2) =(sen(/2).ln(T2/T1))/Donde es el coeficiente de friccin, el ngulo de contacto y el ngulo de la banda.2.7. Clases de rozamientoLa diferencia entre ellas radica n las condiciones de movimiento o de reposo que presentan los cuerpos en contactos.

2.8. Friccin de deslizamientoSe genera cuando los cuerpos presentan diferente velocidad en la superficie de contacto. El impulso de transmisin de movimiento se debe a la rugosidad de los materiales. Cuando los cuerpos se mueven en la misma direccin uno impulsa al otro, y cuando van en sentido contrario, una frena al otro.

2.9. Rozamiento de RodaduraSe presenta cuando uno de los cuerpos esta en movimiento y el otro est en reposo .El cuerpo en reposo genera una fuerza de friccin debido a la rugosidad de la superficie que hace que el cuerpo en movimiento se detenga o desacelere.

2.10. Rozamiento de adherenciaLa fuerza impartida por uno de los cuerpos es insuficiente para producir el movimiento.

3. Desarrollo experimental

Equipos y Materiales:

Mquina de ensayo de friccinUna correa de cuero.Una correa compuesta.Una correa de nylon.Una correa en v.Dos dinammetros.

Al comenzar se coloca la correa en la polea y se fija los dinammetros a la carga con las que se trabajara, en nuestro caso de 3Kg y de 4Kg. Se gira la manivela de la polea a una velocidad lo ms constante posible hasta que las lectura de los dinammetros se estabilicen, se toman las lecturas de las tensiones (T1 y T2). Se Repite el procedimiento con los ngulos a trabajar que en este caso Fueron 105 y 135, se procede a calcular el coeficiente de friccin a cada una de las correas.

4. Clculos y anlisis de resultados

nguloMaterial T1T2

105compuesto 3,650,1792

105cuero 4,870,2059

105Nylon570,1836

105polmero 1,411,61,1538

135Compuesto 2,840,1514

135Cuero47,80,2834

135Nylon56,80,1305

135Polmero0,611,41,2496

Material (promedio)

Compuesto0,1653

Cuero0,2446

Nylon 0,157

Polmero 1,2017

Se tiene en cuenta que la frmula para calcular el coeficiente de friccin es la siguiente y fue la utilizada para encontrar el coeficiente que se encuentra en las tablas.

Donde T2= es la tensin final mayorT1 es la tensin final menor= ngulo de inclinacin en radianes.

Friccin en bandas en vA menudo se utilizan bandas en v para aumentar la fuerza normal entre las superficies y que as se aumente la friccin.La frmula para calcular la friccin en bandas es la siguiente:

Donde T2 es la tensin mayor en la banda T1 es la tensin menor de la bandaF es la friccin, es el ngulo de contacto entre la banda y el cilindro, y es la mitad del ngulo total del canal de la banda, en grados.

Preguntas:

1. En que afecta la inclinacin del Brazo de la correa el coeficiente de friccin?La inclinacin del brazo lo que hace es que cambie el valor de las tensiones, ya que cuando tu cambias la inclinacin la fuerza se distribuye de una manera diferente, pero al hacer la operacin matemtica y meter los valores en la formula, debera dar lo mismo.

2. La velocidad del giro de la manivela influye en el coeficiente de Friccin?No influye en el coeficiente de friccin ya que ste depende solo de la naturaleza de los cuerpos y es prcticamente independiente de la velocidad relativa entre los mviles.

3. Qu correa obtuvo el mayor coeficiente de Friccin y por qu? La correa que obtuvo el mayor coeficiente de friccin fue el polmero, es decir la nica banda en v, ya que las dems eran bandas planas. Esto se debe a que esta correa entra forzada al canal y esta configuracin en V incrementa la fuerza normal entre las superficies y por lo tanto aumenta la fuerza de friccin disponible para transmitir.

4. Cmo influye La tensin Inicial en el clculo del coeficiente de friccin? La tensin inicial que se le da no debe influir mucho en el resultado, ya que el logaritmo de la razn de las dos tensiones que se genera al mover el rodillo debe ser igual si tomamos otras tensiones iniciales, como dije antes el coeficiente de friccin solo depende de la naturaleza de los cuerpos.

5. Conclusin

Luego de todo lo realizado para el desarrollo de esta experiencia se puede calificar como satisfactoria, debido a que gracias a la investigacin, a la lectura, al anlisis y sobre todo a lo realizado dentro del laboratorio se logr tener un mayor conocimiento sobre lo que trata en s el ensayo friccin en bandas y sobre los diferentes tipos de correas con las que podemos trabajar en la mquina y como varan los resultados de acuerdo al tipo de correa que se utilice, sin olvidar claro est que ya se conoce el proceso de laboratorio y los clculos que se llevaron a cabo para obtener los resultados.

Bibliografa

Ahumada, Jos Luis; Caracterizacin de Materiales de uso en Ingeniera, Educosta, 2009. William D. Callister, Jr.; Introduccin a la ciencia e ingeniera de los materiales, Revert, 1995. Shakelford, J.F.; Intoduccin a la ciencia de materiales para ingenieros, Pearson Prentice Hall, 2005. http://es.wikipedia.org/wiki/Correa_de_transmisi%C3%B3n