Fricción Estática

Fricción estática

Es la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento. Sobre un cuerpo en reposo al que se aplica una fuerza horizontal F, intervienen cuatro fuerzas:

F: la fuerza aplicada.

F_r: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al deslizamiento.

P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.

N: la fuerza normal, con la que la superficie reacciona sobre el cuerpo sosteniéndolo.

Dado que el cuerpo está en reposo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento son iguales, y el peso del cuerpo y la normal:

Se sabe que el peso del cuerpo P es el producto de su masa por la aceleración de la gravedad (g), y que la fuerza de rozamiento es el coeficiente estático por la normal:

esto es:

La fuerza horizontal F máxima que se puede aplicar a un cuerpo en reposo es igual al coeficiente de rozamiento estático por su masa y por la aceleración de la gravedad.

Fricción Cinética

FRICCION CINETICA

Cuando dos superficies se mueven una respecto de la otra, la resistencia de fricción es casi constante, para un amplio rango de velocidades bajas , y en el modelo estándar el fricción , la fuerza de fricción esta descrita por la relación de abajo . el coeficiente típicamente es menor que el coeficiente de fricción estática , reflejando la experiencia común de que es mas fácil mantener algo en movimiento a lo largo de una superficie horizontal , que iniciar el momento desde el reposo

Curva de Fricción

Curva de fricción

La resistencia de fricción estática coincidirá con la fuerza aplicada hasta el inicio del movimiento. Luego , la resistencia de fricción cinética permanece casi constante. Este grafico. Ilustra el modelo estándar de fricción

El grafico de arriba , pese a constituir un punto de vista simplista de la fricción, coincide bastante bien, con los resultados de experimentos sencillos con bloques de madera en una rampa de madera. El procedimiento experimental descrito abajo, igual la componente del peso a lo largo del plano inclinado con el coeficiente de fricción multiplicado por la fuerza normal, producida por el peso sobre la rampa.

Habiendo tenido un gran número de estudiantes realizando esta experiencia, puedo informar que el coeficiente de fricción estática que se obtiene, es casi siempre mayor que el coeficiente de fricción cinética. Los resultados típicos para las maderas que he utilizado son de 0,4 para el coeficiente estático y 0,3 para el coeficiente cinético.

Cuando se utilizan superficies cuidadosamente estandarizadas para medir los coeficientes de fricción, la diferencia entre los coeficientes estático y cinético tiende a desaparecer, lo que indica que la diferencia puede tener que ver con superficies irregulares, las impurezas, u otros factores que de manera frustrante, no se pueden reproducir. Para citar una visión contraria al modelo de fricción de arriba:

"Muchas personas creen que la fricción que hay que superar para conseguir que algo se mueva (fricción estática) es superior a la fuerza requerida para mantenerlo deslizándose (fricción por deslizamiento), pero con los metales en seco es muy difícil mostrar alguna diferencia. La opinión surge probablemente, de experiencias donde están presentes pequeñas cantidades de aceite o lubricante, o donde los bloques, por ejemplo están soportados por muelles u otros soportes flexibles que parecen estar unidos." R. P. Feynman, R. P. Leighton, and M. Sands, The Feynman Lectures on Physics, Vol. I, p. 12-5, Addison-Wesley, 1964

Fricción por Rodamiento

Una rueda de rodadura requiere una cierta cantidad de fricción para que el punto de contacto de la rueda con la superficie no se deslice. La cantidad de tracción que se puede obtener de un neumático de automóvil, está determinada por el coeficiente de fricción estática entre el neumático y la calzada. Si la rueda se bloquea y desliza, la fuerza de fricción está determinado por el coeficiente de fricción cinética, y es por lo general mucho menor.
Suponiendo que una rueda está rodando sin deslizar, la fricción de la superficie no la hace trabajar en contra del movimiento de la rueda y por tanto, no se pierde energía en ese punto. Sin embargo, hay una cierta pérdida de energía y una cierta desaceleración por la fricción en una rueda real, a esto se le refiere a veces como fricción por rodadura. Es en parte fricción en el eje, y puede deberse en parte a la flexión de la rueda la cual disipará un poco de energía. Se han reportado cifras de 0,02 a 0,06 como coeficientes efectivo de fricción por rodadura para neumáticos de automóviles, en comparación con alrededor de 0,8 para un coeficiente de fricción estático máximo entre el neumático y la carretera.