Fricción seca

FRICCIÓN SECA

Objetivo: Conocer el concepto de fricción seca y mostrar cómo analizar el equilibrio entre cuerpos rígidos sometidos a esta fuerza.

Introducción

La fricción se puede definir como la fuerza existente entre dos superficies que se encuentran en contacto y que impide el deslizamiento de un cuerpo con respecto a otro. Dichas fuerzas siempre se presentan tangencialmente en los puntos de contacto entre las superficies y están dirigidas en sentido contrario al movimiento ejercido sobre el cuerpo estando en contacto con otro.  

Existen dos tipos de fricción: la fricción de fluidos y la fricción seca también llamada fricción de Coulomb, pero en esta investigación se hablará de la segunda, la cual se encuentra representada en problemas que involucran cuerpos rígidos que están en contacto a lo largo de superficies que no están lubricadas.

Desarrollo:

Teoría de la fricción seca: Esta teoría se puede explicar considerando los efectos que provoca tirar de un bloque de peso uniforme W que descansa sobre una superficie horizontal plana. Las fuerzas que actúan sobre el bloque son su peso y la reacción de la superficie N, pero al momento de aplicar una fuerza horizontal P ocurre que si P es mínima existirá una fuerza en dirección opuesta que equilibre a P, la cual se conoce como fuerza estática F, quien es la resultante de diversas fuerzas que actúan sobre la superficie de contacto entre el plano y el bloque.[pic 1]

Si se incremente la fuerza P, también se incrementa la fuerza de fricción, hasta que su magnitud alcanza un valor máximo , pero si se sigue aumentando P, llega un momento en el que F ya no la puede equilibrar y el bloque    comienza a desplazarse. En cuanto el bloque empieza a moverse F disminuye hasta pasar de  a un valor más pequeño  .[pic 2][pic 3][pic 4]

Mediante el experimento se muestra que el valor máximo de   de la fuerza de fricción estática es proporcional a la componente N. Así que [pic 5]

[pic 6]

Donde  es una constante llamada coeficiente de fricción estática. De la misma manera la magnitud de la fuerza de fricción cinética se puede expresar de siguiente manera[pic 7]

[pic 8]

Donde  se denomina coeficiente de fricción cinética.[pic 9]

Características de la fricción seca:

• Las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo no tienden a desplazarlo a lo largo de la superficie de contacto; por lo tanto, no hay fuerza de fricción.
• La fuerza de fricción actúa tangencialmente a las superficies de contacto en una dirección opuesta al movimiento realizado.
• La fuerza de fricción , que puede ser desarrollada es independiente del área de contacto, siempre que la presión normal no sea suficiente como para cambiar o aplastar severamente las superficies de contacto de los cuerpos.[pic 10]
• La fuerza ,  es generalmente mayor que ,  para dos superficies de contacto cualesquiera. Sin embargo, si uno de los cuerpos se está moviendo a velocidad muy baja sobre la superficie de otro cuerpo,  resulta aproximadamente igual a .[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]
• Cuando en la superficie de contacto está a punto de ocurrir el desplazamiento este es proporcional a la fuerza normal, .[pic 15]

Conclusiones

Al realizar este trabajo se puede concluir que la fricción seca es una fuerza muy importante a la hora de emplearla para explicar los fenómenos que ocurren mientras dos superficies están en contacto sin ningún tipo de lubricación.

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