Fricción

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
(Redirixido desde "Rozamento")
A fricción resulta da interacción entre dous corpos

A fricción ou rozamento é unha forza natural que actúa cando un obxecto está en contacto con outro e sofre a acción de unha forza que tende movelo. Esta forza de fricción é causada polo contacto dos dous corpos ou do corpo en movemento co medio en que se move. a ciencia que estuda a fricción é a triboloxía.

Descrición[editar | editar a fonte]

Forza normal

A fricción cunha superficie depende da Forza Normal entre o obxecto e a superficie; cuanto maior for a Forza Normal maior será a fricción. Pasar un dedo polo tampo de unha mesa pode ser usado como exemplo práctico: se se presionar con forza o dedo, a fricción aumenta e o dedo para.

Embora se opoñan ao sentido do deslizamento entre as superficies de contacto, todas as formas de transporte que se deslocan sobre rodas non poderían moverse sen a fricción: é a fricción entre as rodas e o solo que permite ás primeiras agarrárense ao solo, producindo movemento pola troca de forzas.Así, a forza de fricción pode asumir características de forza motora, cando a súa acción proporciona o movemento de translación do corpo en relación a superficie, cuanto de forza resistente cando actúa de modo a se opor ao movemento relativo das superficies de contacto. Pode parecer estraño afirmar que ningunha forza é precisa para manter un corpo en movemento cando un avión a xato se desloca a unha velocidade constante utilizando os seus poderosos motores. A razón é que a forza dos motores que impelen o avión para fronte é igualada pola fricción con o ar a través do cal o avión se move; as dúas forzas equilíbranse de tal modo que ningunha actúa sobre o avión e ele, por tanto continua a moverse con unha velocidade constante. Se se aumentar o poder dos motores o avión moverase mais depresa, até que a fricción aumente de modo a corresponder à forza desexada, movéndose entón, a unha maior mas constante velocidade.

Coeficiente de fricción[editar | editar a fonte]

Demostra o grao de rugosidade entre dous corpos. Tratase de unha grandeza adimensional, ou sexa, non presenta unidade. Pode ser diferenciado en dinámico, ou estático, de acordo con a situación que se encontra o sistema:

  • Coeficiente de fricción dinámica: presente a partir do momento que o corpo efectúa deslocamento. Representado por \mu_d\,.
  • Coeficiente de fricción estática: presente cando o corpo se encontra na inminencia do movemento, ou sexa, no principio da actuación da forza externa. Para efecto de diferenciación, é representado por \mu_e\,.

A asociación dos módulos de cada un implica que o coeficiente de fricción dinámica será menor ou igual ao coeficiente de fricción estática:

\mu_d \le \mu_e\,

Fricción dinámica[editar | editar a fonte]

Chamase de forza de fricción dinámica a forza que surxe entre as superficies que presentan movemento relativo. A forza de atrito dinámico se opón a este deslizamento entre as superficies, non necesariamente oposta ao movemento do corpo. Por exemplo: cando unha caixa está deslizando sobre unha superficie horizontal para a dereita, a forza de atrito dinámico estará aplicada na superficie de contacto da caixa e a superficie de apoio paralelamente a superficie e apontando para a esquerda.

Outro exemplo é cando un carro está se movimentando en unha estrada e decide frear bruscamente, de modo que as rodas son trabadas. O carro irá parar por causa da forza de atrito, que actúa entre os pneumáticos e o solo, nese caso contrario ao deslizamento dos penes e a pista. xa para o caso de un home empurrando unha caixa débese considerar que: se a caixa está en repouso encanto o home aplica a forza, a forza de atrito entre a caixa e o plano de apoio será de atrito estático sendo contraria ao deslizamento da caixa para fronte. xa para os pés do home, a forza de atrito estará atuando no sentido a impedir o deslizamento dos pés para tras, nese caso a forza de atrito estático está apontando para fronte.

Caso a caixa estexa deslizando, a forza de atrito entre a caixa e o plano será dinámica e estará se opondo ao deslizamento, que nese caso coincide con a oposición ao movemento da caixa. Para o caso dos pés do home, considerando que mesmo empurrando a caixa non haxa deslizamento en relación à superficie, a forza de atrito continua sendo de carácter estático e nese caso ela estará apontando para fronte, ou sexa, se opondo ao deslizamento dos pés e consecuentemente favorábel ao movemento da caixa. Esa forza de atrito pode ser calculada pola seguinte expresión:

  • F_{at} = \mu_{d} . N, onde F_{at}, medida en Newtons, \mu_{d} é o coeficiente de atrito dinámico e N a forza que é normal à dirección do movemento (no caso de o corpo estar en un plano horizontal, ten a mesma intensidade do peso do corpo, ou sexa, N = n.g, onde n é a masa do obxecto e g é a aceleración do campo gravitacional no local).

Atrito estático[editar | editar a fonte]

Chamamos de forza de atrito estático a forza que se opón a deslizamento entre as superficies. Por exemplo, podemos citar o deslizamento de unha caixa sobre unha superficie ou tamén o atrito entre o pneumático de un carro cando este non está se movendo sobre a superficie. Cando se tenta empurrar unha caixa en repouso en relación ao solo, nótase que dependendo da forza que é aplicada sobre a caixa, esta non sae do lugar. Así, pódese concluír que hai unha forza que actúa contra o movemento. Ela é denominada forza de atrito estático. Hai que se ter coidado para non relacionar a forza de atrito estático con un corpo necesariamente parado.

Ora, para mover a caixa, se for feita unha forza igual ao atrito dinámico, ela non sairá do lugar, pois as forzas irán se anular. Entón, conclúese con iso que a forza de atrito estático é maior que a de atrito dinámico. Porén, na maioría dos casos, os seus valores son tan próximos que podemos considera-las aproximadamente iguais.

  • F_{at} = \mu_e . N (análogo ao atrito dinámico)


Enerxía disipada[editar | editar a fonte]

Ao mover un obxecto en contacto con unha superficie, a enerxía disipada en forma de calor é:

E = \mu_d  \int N(x) dx\,
onde
N é a forza normal,
μd á o coeficiente de atrito dinámico,
x e o eixo no que se move o corpo.


Valores dos coeficientes de atrito[editar | editar a fonte]

Coeficientes de atrito de algunhas substancias
Materiais en contacto Estático μd Dinámico μd
Xeo // Xeo 0,1 0,03
Vidro // Vidro 0,9 0,4
Vidro // Madeira 0,2 0,25
Madeira // Coiro 0,4 0,3
Madeira // Pedra 0,7 0,3
Madeira // Madeira 0,4 0,3
Aceiro // Aceiro 0,74 0,57
Aceiro // Xeo 0,03 0,02
Aceiro // Latón 0,5 0,4
Aceiro // Teflón 0,04 0,04
Teflón // Teflón 0,04 0,04
Caucho // Cemento (seco) 1,0 0,8
Caucho // Cemento (húmido) 0,3 0,25
Cobre // Ferro (fundido) 1,1 0,3
Esquí (encerado) // Neve (0ºC) 0,1 0,05
Articulacións humanas 0,02 0,003

Algúns Casos de Fricción[editar | editar a fonte]

Tapón do champán[editar | editar a fonte]

Nese exemplo, para acharmos a forza que a fricción exerce no tapón sobre a boca da botella de vidro cando se tenta practicar a soltura do tapón de corcho, precisamos antes achar a área de contacto entre o tapón e a boca. Despois de obtermos este dato por contas matemáticas (superficie interna de un cilindro), é preciso achar tamén a presión exercida polo tapón na boca. A presión do tapón actúa como a Forza Normal na área de contacto, e, sabendo esas dúas informacións e posuíndo os coeficientes de fricción, basta utilizar a fórmula antedita para obter a Forza de Fricción cando se tenta abrir tal botella.

Fricción no plano inclinado[editar | editar a fonte]

Hai aquí apenas unha particularidade: Cando un corpo está sobre un plano inclinado e baixo a acción exclusiva da gravidade, a intensidade da Forza Normal que se utiliza para calcular a Forza de Atrito corresponde á compoñente perpendicular ao plano de contacto, que pode ser calculada segundo a expresión:

N = P \times cos(\theta), onde \theta é o ángulo de inclinación en relación à horizontal.Vale resaltar que cando se trata de un plano inclinado, o ángulo formado polo plano inclinado e a horizontal corresponde ao ángulo formado polo peso do corpo sobre o plano e a súa compoñente perpendicular ao plano inclinado, rutineiramente chamada de Py. Nese circunstancia, a forza de atrito que atuará sobre o corpo irá se opor ao deslizamento para baixo e, por tanto, estará orientada paralelamente ao plano para cima.

A dirección do atrito é sempre perpendicular à recta tanxente á circunferencia no ponto en que o carro se encontra e o sentido aponta para o centro. Para calcular a Intensidade do Atrito usase a seguinte fórmula, desde que se trate de movemento Circular Uniforme:

F_{at} = Masa do Automóbel \times Aceleración centrípeta.


a formula xeral, que mede o atrito de unha superficie é: \mu_e\,.m = g.sen \theta