fricción

Fricción

Cuando dos superficies están en contacto, siempre se presentan fuerzas tangenciales, llamadas fuerzas de fricción, cuando se trata de mover una de las superficies con respecto de la otra. Estas fuerzas están limitadas en magnitud y no impedirán el movimiento si se aplican fuerzas lo suficientemente grandes.

Se distinguen dos tipos de fricción:

• a) Fricción en fluidos: Se desarrolla entre capas de fluidos que se mueven a diferentes velocidades. La fricción en fluidos es de gran importancia en problemas que involucran el flujo de fluidos a través de tuberías y orificios o cuando se está trabajando con cuerpos que están sumergidos en fluidos que están en movimiento. Además, la fricción en fluidos también es básica en el análisis del movimiento de mecanismos lubricados.
• b) Fricción seca que algunas veces se denomina como fricción de Coulomb. Se desarrolla cuando cuerpos rígidos están en contacto a lo largo de superficies que no están lubricadas.

En tema solo estudiaremos la fricción seca.

Cuando un bloque de peso W se coloca sobre una superficie horizontal plana, las fuerzas que actúan sobre el bloque son su peso W y la reacción de la superficie, que es normal a la misma y está representada por N.

Supóngase que se aplica sobre el bloque una fuerza horizontal P. Si P es pequeña, el bloque no se moverá; por lo tanto, debe existir alguna ora fuerza horizontal, la cual equilibra a P. Esta otra fuerza es la fuerza de fricción estática Fs se supone que está fuerza se debe a las irregularidades de las superficies en contacto y, en cierta medida, a la atracción molecular.

Si se incrementa la fuerza P, también se incrementa la fuerza de fricción Fs, la cual continúa oponiéndose a P, hasta que se magnitud alcanza un cierto valor máximo Fm. Si P se incrementa aún mas, la fuerza de fricción ya no la puede equilibrar y el bloque comienza a deslizarse. Tan pronto comienza a moverse el bloque, la magnitud de Fs disminuye de Fm a un valor menor Fk.

Fk representa la fuerza de fricción cinética que permanece aproximadamente constante cuando la superficies se mueven una con respecto de la otra.

El valor máximo de la fuerza de fricción estática Fs es proporcional a la normal de la reacción de la superficie:

Como dichos coeficientes también dependen de la condición exacta de las superficies, sus valores raras veces reconocen con precisión superior al 5%. Algunos valores aproximados de coeficientes de fricción estática para distintas superficies son los siguientes, y los valores correspondientes del coeficiente de fricción cinética serían alrededor de un 25% menores.

Pueden ocurrir cuatro situaciones diferentes cuando un cuerpo rígido está en contacto con una superficie horizontal:

Cuando los cuerpos rígidos en contacto se encuentran en una superficie inclinada y la fuerza Wx se incrementa hasta que el movimiento se vuelve inminente, el ángulo entre la reacción (normal) y la vertical aumenta hasta alcanzar un valor máximo. Este valor recibe el nombre de ángulo de fricción estática y se representa por (s, donde

PROBLEMAS:

1.- Una caja de madera se desliza a velocidad constante sobre una mesa detrabajo; si la caja tiene una masa de 15Kg. y el coeficiente de fricción cinético [pic]=0.2 determina el valor de la fuerza que se le aplica a la caja de madera.

DATOS: 

masa de la caja=15Kg W=mg

 [pic]= 0.2 Fk=  [pic]·N

F=¿?

W=(15)(9.8) F=Fk= (0.2)(147)

W=147 N F= 29.4N

2.-Un bloque cuya masa es de 5Kg está sobre una superficie horizontal que tiene un coeficiente de fricción estático de  [pic]= 0.2 y un coeficiente de fricción cinético [pic]=0.1 Determina la fuerza de fricción estática y la fuerza de fricción cinética.

DATOS:

Masa del bloque= 5Kg W=mg

[pic]= 0.2 Fs= [pic]·N

[pic]=0.1 Fk=  [pic]·NFs=¿?

Fk¿?

W=(5)(9.8) F=Fs=(0.2)(49)

W=49NFs=9.8N

F=Fk=(0.1)(49)

Fk=4.9N