Fricción

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

Forza normal

A fricción cunha superficie depende da Forza Normal entre o obxecto e a superficie; cuanto maior for a Forza Normal maior será o atrito. Pasar un dedo polo tampo de unha mesa pode ser usado como exemplo práctico: se se presionar con forza o dedo, o atrito 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 o atrito: é o atrito entre as rodas e o solo que permite ás primeiras agarrárense ao solo, producindo movemento pola troca de forzas.Así, a forza de atrito 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 polo atrito con o ar a través do cal o avión se movimenta; 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 o atrito aumente de modo a corresponder à forza desexada, movéndose entón, a unha maior mas constante velocidade.

Coeficiente de fricción

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 efeito de diferenciación, é representado por $\mu _{e}\,$.

A asociación dos módulos de cada un implica que o coeficiente de atrito dinámico será menor ou igual ao coeficiente de atrito estático:

$\mu _{d}\leq \mu _{e}\,$

Fricción dinámica

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

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

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,

μ_d á o coeficiente de atrito dinámico,

x e o eixo no que se move o corpo.

Valores dos coeficientes de atrito

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 Atrito

Rolla de champaña

Nese exemplo, para acharmos a forza que o atrito exerce na rolla sobre a boca da garrafa de vidro cando se tenta practicar a soltura da rolla de cortiza, precisamos antes achar a área de contacto entre a rolla e o bocal. Após obtermos ese dado por contas matemáticas (superficie interna de un cilindro), é preciso achar tamén a presión exercida pola rolla no bocal. A presión da rolla actúa como a Forza Normal na área de contacto, e, sabendo esas dúas informacións e posuíndo os coeficientes de atrito, basta utilizar a fórmula citada acima para obter a Forza de Atrito cando se tenta abrir tal garrafa.

Atrito no plano inclinado

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 $\theta$