FRICCION.ESTATICA

CONCEPTO DE FRICCIÓN

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

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

Empíricamente se ha establecido que la fuerza de fricción cinética es proporcional a la fuerza normal N, siendo k la constante de proporcionalidad, esto es, f = N.

Estrictamente hablando, el rozamiento, también conocido como fricción, es un concepto físico derivado de la interacción de dos cuerpos íntimamente unidos por una fuerza P perpendicular a la superficie de contacto. Este rozamiento está representado por la fuerza F paralela a la superficie de contacto, que hay que aplicar a uno de los cuerpos para que se mueva deslizándose sobre el otro.

En la práctica, este estado "ideal" de rozamiento "seco" solo se consigue en ciertas condiciones muy especiales, ya que en la mayoría de los casos, entre los cuerpos existe algún otro elemento interactuante, como suciedad, polvo, algún fluido pelicular etc., que aparta el proceso de esta idealización. No obstante para la mayoría de las aplicaciones basta con que los cuerpos estén naturalmente secos y limpios para ser considerados como cumplimentadores de estas condiciones. La magnitud de la fuera F resulta una fracción de la fuerza P y su valor es más grande a medida que aumenta el valor de la carga de unión P, pero además, depende de otros factores adicionales que intervienen en el proceso, todos estos factores adicionales involucrados, están representados por un número conocido como coeficiente de rozamiento, de manera que matemáticamente la relación puede escribirse como:

• Donde µ es el coeficiente de rozamiento o fricción.

• Veamos los factores más importantes que influyen en el valor de µ.

TIPOS DE FRICCIÓN

Hay varios tipos distintitos de resistencia por fricción los cuales se describirán cada uno de ellos:

• Fricción fluido

Cuando dos capas contiguas de un fluido (liquido, gas) se mueven a distintas velocidades entre sí, se produce la fricción fluido ese movimiento da lugar a fuerzas de fricción entre elementos fluidos, las cuales dependen de la velocidad relativa entre las capas cuando no existe velocidad relativa no hay razonamiento fluido sino también de la viscosidad de este, magnitud que mide su resistencia a la acción constante entre las capas fluidas.

• Fricción interna

La fricción interna se genera en todos los materiales sometidos a cargas cíclicas. Los materiales muy elásticos después de deformados recuperan su forma original a costa de muy poca perdida de energía ocasionada por la fricción interna en los materiales de muy bajo limite elástico y que sufren grandes deformaciones durante el proceso de carga la cantidad de fricción interna que acompaña a esa deformación puede ser considerable. El mecanismo de la fricción interna esta asociada a la acción de la deformación por deslizamiento.

• Fricción seco

Este se presenta cuando las superficies no lubricadas de dos sólidos en contacto se deslizan una con respecto a la otra o están a punto de deslizarse. Se desarrolla entonces una fuerza de fricción tangente a las superficies en contacto, tanto durante el tiempo que transcurre hasta el movimiento inminente como cuando ya tiene lugar el deslizamiento. El sentido de esa fuerza es siempre opuesto al del movimiento o al del movimiento inminente. El rozamiento seco se conoce también como Fricción de Coulumb. La leyes de fricción seco o de Coulomb, se desarrollaron principalmente a partir de os experimentos realizados por Coulomb en 1781 y de los trabajos de Morin entre 1831 y 1834. Aun cuando todavía no se haya desarrollado por completo una teoría comprensiva del razonamiento seco, se dispone de un modelo analítico que basta para abordar la gran mayoría de los problemas relacionados.

Consideremos un bloque solido de masa M que repose sobre una superficie horizontal tal como se representa en la figura 6.1ª

La superficie hace contacto presenta una cierta rugosidad. El experimento consiste en aplicar al bloque una fuerza horizontal P de tracción que varía continuamente desde cero hasta un valor suficiente para ponerlo en movimiento con una velocidad apreciable. En la figura 6.1 b se representa el diagrama de solido libre del bloqueo para un valor cualquiera de la fuerza P y en se incluye la fuerza tangencial de fricción F que el plano aplica al bloque. Esa fuerza de fricción tendrá siempre la dirección de movimiento y sentido opuesto a este, o al de la tendencia al movimiento del cuerpo sobre el que actué. Existe así mismo una fuerza normal N, que en este caso es mg y una fuerza resultante R que la superficie de apoyo ejerce sobre el bloque y es la R de N y F Nos ayudara a imaginar la acción mecánica de fricción la vista ampliada de la irregularidades de las superficies en contacto que se ilustran el la figura 6.1c. Vemos que el contacto de apoyo es necesariamente intermitente y que se produce en las crestas coincidentes. La dirección de cada una de las reacciones R1, R2, R3, etc. depende no solo del perfil geométrico de las irregularidades sino también del grado de deformación local en cada punto de contacto la fuerza normal en N no es más que la suma de las componentes N de las reacciones y la fuerza de fricción total F es la suma de las componentes T de las reacciones. Cuando las superficies se hallan en movimiento relativo los contactos se aproximan más a las crestas de las rugosidades y las componentes tangenciales T de las reacciones serán menores que cuando las superficies se hallan en reposo un respecto a otra. Esta consideración explica el conocido hecho de que la fuerza P necesaria para mantener en movimiento es menor que la requerida para poner en movimiento al bloque cuando las irregularidades están casi encajadas.

Supongamos ahora que se realiza el experimento mencionado y que se mide la fuerza de fricción F en función de P, en la figura 6.1d puede verse la reacción experimental que se obtiene cuando P es nula, el equilibrio exige que no halla fuerza de fricción. El crecer P la fuerza de fricción deberá ser igual y puesta a P mientras el bloque no se deslice. Durante ese tiempo lo que esta en equilibrio y todas las fuerzas que actúan sobre el mismo deberán cubrir las ecuaciones de equilibrio. Por último, se alcanza un valor de P tal que el bloque se desliza en la dirección y sentido de la fuerza aplicada a P. en ese preciso instante, la fuerza de fricción disminuye ligera y bruscamente hasta

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