Características de la friccion seca

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL

“LISANDRO ALVARADO”

DECANATO DE INGENIERIA CIVIL

FRICCIÓN.

Barquisimeto, 2010

FRICCION.

Características de la friccion seca:

la friccion puede ser definida como una fuerza resistente que actua sobre un cuerpo e impide o retarda el deslizamiento del cuerpo con relación a un segundo cuerpo o superficie con los cuales este en contacto. La fuerza de friccion actua siempre tangencialmente a la superficie en los puntos de contacto con otros cuerpos, y esta dirigida en sentido opuesto al movimiento posible o existente del cuerpo con respecto a esos puntos.

Existen 2 tipos de friccion: friccion seca y la friccion en fluidos. La friccion en fluidos se desarrolla entre capas de fluido que se mueven a diferentes velocidades. La friccion en fluidos es de gran importancia en problemas que involucran el flujo de fluidos a través de tuberías y orificios o cuando se esta trabajando con cuerpos que están sumergidos en fluidos que están en movimiento.

La friccion seca es llamada a menudo friccion de coulomb ya que sus características fueron estudiadas extensamente por C.A Coulomb en 1781. Específicamente, la friccion seca ocurre entre las superficies de cuerpos que están en contactos en ausenia de un fluido lubricante.

Teoría de la friccion seca:

Esta teoría puede explicarse de manera conveniente considerando que efectos provoca el tirar horizontalmente de un bloque de peso uniforme W que descansa sobre una superficie horizontal rugosa (figura A). para obtener un entendimiento pleno de la naturaleza de la friccion, es necesario considerar a las superficies en contacto como no rigidas, o deformables. Sin embargo, el resto del bloque será considerado rigido. Como se muestar en el DCL del bloque (figura B), el piso ejerce una distribución de fuerza normal ∆Nn y una fuerza de friccion ∆Fn a lo largo de la superficie de contacto. Por equilibrio las fuerzas normales deben actuar hacia arriba para equilibrar el peso W el bloque, y las fuerzas de friccion deben actuar hacia la izquierda para prevenir que la fuerza aplicada P mueva el bloque hacia la derecha.

Equilibrio:

Por razones de simplicidad, el efecto de las cragas distribuidas normal y de friccion será indicado mediante sus resultantes N y F, las cuales están representadas en el diagrama de cuerpo libre cmo se muestra en al figura C. es claro que la distribución de ∆Fn en la figura B indica qu F actua siempre tangencialmente a la superficie de contacto, opuesta a la dirección de P. por otra parte la fuerza normal N es determinada a partir de la distribución de ∆Nn en la figura B y esta dirigida hacia arriba para equilibrar el peso W del bloque

Movimiento inminente:

En los casos don de la h es pequeña o las superficies de contacto son resbalosas, la fuerza F de friccion puede no ser lo suficientemente grande como para equilibrar a P, y en consecuencia el bloque tendera a resbalar antes que a volcarse. En otras palabras al ser P incrementada lentamente, F aumenta un valor correspondiente hasta que alcanza un cierto valor máximo Fs, llamado fuerza limite de friccion estatica (figura D). cuando este valor es alcanzado le bloqu esta en equilibrio inestable ya que cualquier incremento adicional en P ocasionara deformaciones y fracturas en los puntosde contacto superficial, y en consecuencia el bloque empezara a moverse. La fuerza de friccion estatica es directamente porporcional a la fuerza normal resultante, donde la constante de proporcionalidad µs es llamada el coeficiente de friccion estatica.

Valores aproximados de los coeficientes de friccion estatica para superficies secas:

Metal sobre metal 0.15-0.60

Metal sobre madera 0.20-0.60

Metal sobre piedra 0.30-0.70

Metal sobre cuero 0.30-0.60

Madera sobre madera 0.25-0.50

Madera sobre cuero 0.25-0.50

Piedra sobre piedra 0.40-0.70

Tierra sobre tierra 0.20-1.00

Hule sobre concreto 0.60-0.90

Movimiento:

Si la magnitud de P que actua sobre el bloque es incrementada de manera que resulta mayor que Fs, la fuerza de friccion en las superficies de contacto cae ligeramente a un menor valor Fk, llamado fuerza de friccion cinetica. El bloque no permanecerá en equilibrio sino que empezara a resbalar con rapidez creciente (figura A).

Los experimentos con bloques deslizables indican que la magnitud de la fuerza de friccion resultante fk es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza normal resultante N. Aquí la constante de proporcionalidad µk se llama coeficiente de friccion cinetica.

Es evidente que pueden ocurrir cuatro situaciones diferentes cuando un cuerpo rigido esta en contacto con una superficie horizontal:

1) Las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo no tratan de hacer que este se mueva a lo largo de la superficie de contacto; por lo tanto, no hay fuerza de friccion.

2) Las fuerzas aplicadas tienden a mover el cuerpo a lo largo de la superficie de contacto pero no son lo suficientemente grandes para ponerlo en movimiento. La fuerza de friccion F que se ha desarrollado puede encontrarse resolviendo las ecuaciones de equilibrio para el cuerpo. Cmo no hay evidencia de que F ha alcanzado su máximo valor, no se puede utilizar al ecuación Fm= µs*N para determinar la fuerza de friccion.

3) Las fuerzas aplicadas son tales que el cuerpo esta apunto de comenzar a deslizarse. Se dice que el movimiento es inminente. La fuerza de friccion F ha alcanzado su máximo valor Fm y, junto con al fuerza normal N, equilibra las fuerzas aplicadas. Se pueden utilizar tanto las ecuaciones de equilibrio como la ecuación de Fm= µs* N. También se debe señalar que la fuerza de friccion tiene un sentido

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