Fricción: Diferenzas entre revisións

Explorar o historial de forma interactiva

← Edición máis vella Edición máis nova →

Contido eliminado Contido engadido

En liña

Revisión como estaba o 5 de xaneiro de 2015 ás 23:10

A fricción ou rozamento é unha forza natural que actúa cando un obxecto está en contacto con outro e sofre a acción dunha forza que intenta movelo. A forza de fricción está 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

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 pola superficie dunha mesa pode ser usado como exemplo práctico: se se presiona con forza o dedo, a fricción aumenta e o dedo para.

Aínda que se opoñan ó sentido de deslizamento entre as superficies de contacto, todas as formas de transporte que se desprazan sobre rodas non poderían moverse sen a fricción: é a fricción entre as rodas e o solo o que permite que as rodas se agarren ao solo, producindo movemento polo cambio 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 á superficie.

Pode parecer estraño afirmar que non é precisa ningunha forza para manter un corpo en movemento, cando un avión se despraza a unha velocidade constante utilizando os seus poderosos motores. A razón é que a forza dos motores que impelen o avión cara adiante é igualada pola fricción co aire a través do cal se move o avión; as dúas forzas equilíbranse de tal modo que ningunha actúa sobre o avión e este, por tanto, continúa movéndose cunha velocidade constante.

Coeficiente de fricción

Demostra o grao de rugosidade entre dous corpos. Trátase dun concepto adimensional, ou sexa, non presenta unidade. Pode ser clasificada en dinámica ou estática, de acordo coa situación que se encontra o sistema:

Coeficiente de fricción dinámica: presente a partir do momento en que o corpo efectúa o desprazamento. 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}\leq \mu _{e}\,

Fricción dinámica

Chamase de forza de fricción dinámica a forza que xurde entre as superficies que presentan movemento relativo. A forza de fricción dinámica oponse 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 fricción dinámica estará aplicada na superficie de contacto da caixa e a superficie de apoio paralelamente á superficie e apuntando para a esquerda.

Outro exemplo é cando un coche se está movendo nunha estrada e decide frear bruscamente, de modo que as rodas son trabadas. O carro parará por causa da forza de fricción, que actúa entre os pneumáticos e o solo. No caso dun home empurrando unha caixa débese considerar que se a caixa está en repouso mentres o home aplica a forza, a forza de fricción entre a caixa e o plano de apoio será de fricción estática sendo contraria ao deslizamento da caixa cara adiante; para os pés do home, a forza de fricción estará actuando no sentido de impedir o deslizamento dos pés cara atrás. Neste caso a forza de fricción estática está apuntando cara adiante.

No caso de que a caixa estexa deslizando, a forza de fricción entre a caixa e o plano será dinámica e estará opoñéndose ao deslizamento, que nese caso coincide coa 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 fricción continúa sendo de carácter estático e nese caso estará apuntando cara adiante, ou sexa, opoñéndose ao deslizamento dos pés e consecuentemente favorábel ao movemento da caixa. Esa forza de fricción 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 estar o corpo nun 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).

Fricción estática

Chamamos forza de fricción estática a forza que se opón a deslizamento entre as superficies. Como exemplo, podemos citar o deslizamento dunha caixa sobre unha superficie ou tamén a fricción entre o pneumático dun coche cando este non está se movendo sobre a superficie.

Cando se intenta 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. É a denominada forza de fricción estática.

Ora, para mover a caixa, se for feita unha forza igual á fricción dinámica, a caixa non se moverá, pois as forzas anularanse. Entón, conclúese con iso que a forza de fricción estática é maior que a de fricción dinámica. Porén, na maioría dos casos, os seus valores son tan próximos que podemos consideralas aproximadamente iguais.

$F_{at}=\mu _{e}.N$ (análogo á fricción dinámica)

Enerxía disipada

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

E=\mu _{d}\int N(x)dx\,

onde

N é a forza normal,

μ_d, o coeficiente de atrito dinámico,

x, o eixo no que se move o corpo.

Valores dos coeficientes de fricción:

Coeficientes de fricción de algunhas substancias
Materiais en contacto	Estática μ_d	Dinámica μ_d
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

Tapón do champán

Neste exemplo, para acharmos a forza que a fricción exerce no tapón sobre a boca da botella de vidro cando se tenta practicar a extracción da rolla, precisamos antes achar a área de contacto entre o tapón e a boca. Despois de obtermos este dato por contas matemáticas (superficie interna dun 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 anterior para obter a forza de fricción cando se tenta abrir a botella.

Fricción no plano inclinado

Hai aquí 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 fricción 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. Hai que resaltar que cando se trata de un plano inclinado, o ángulo formado por este e a horizontal corresponde ao ángulo formado polo peso do corpo sobre o plano e a súa compoñente perpendicular ao plano inclinado. Nese circunstancia, a forza de fricción que actuará sobre o corpo opoñerase ao deslizamento cara baixo e, por tanto, estará orientada paralelamente ao plano para riba.

A dirección da fricción é sempre perpendicular à recta tanxente á circunferencia no punto en que o coche se encontra e o sentido apunta cara o centro. Para calcular a intensidade da friccióno úsase a seguinte fórmula, desde que se trate de movemento Circular Uniforme:

F_{at}=

Masa do automóbil

\times

Aceleración centrípeta.

a formula xeral, que mide a fricción dunha superficie é:

$\mu _{e}\,$ .m = g.sen $\theta$

@@ Liña 1: / Liña 1: @@
-{{Ortografía}}
 [[Ficheiro:Incommensurabilité 4.jpg|miniatura|dereita|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 dunha forza que intenta movelo. A forza de fricción está 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]].
@@ Liña 22: / Liña 21: @@
 ==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.
+Chamase de forza de fricción dinámica a forza que xurde entre as superficies que presentan movemento relativo. A forza de fricción dinámica oponse 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 fricción dinámica estará aplicada na superficie de contacto da caixa e a superficie de apoio paralelamente á superficie e apuntando 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.
+Outro exemplo é cando un coche se está movendo nunha estrada e decide frear bruscamente, de modo que as rodas son trabadas. O carro parará por causa da forza de fricción, que actúa entre os [[pneumático|pneumáticos]] e o solo. No caso dun home empurrando unha caixa débese considerar que se a caixa está en repouso mentres o home aplica a forza, a forza de fricción entre a caixa e o plano de apoio será de fricción estática sendo contraria ao deslizamento da caixa cara adiante; para os pés do home, a forza de fricción estará actuando no sentido de impedir o deslizamento dos pés cara atrás. Neste caso a forza de fricción estática está apuntando cara adiante.
-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:
+No caso de que a caixa estexa deslizando, a forza de fricción entre a caixa e o plano será dinámica e estará opoñéndose ao deslizamento, que nese caso coincide coa 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 fricción continúa sendo de carácter estático e nese caso estará apuntando cara adiante, ou sexa, opoñéndose ao deslizamento dos pés e consecuentemente favorábel ao movemento da caixa. Esa forza de fricción pode ser calculada pola seguinte expresión:
-* <math>F_{at} = \mu_{d} . N</math>, onde <math>F_{at}</math>, medida en Newtons, <math>\mu_{d}</math> é o coeficiente de atrito dinámico e <math>N</math> 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, <math>N = n.g</math>, onde <math>n</math> é a masa do obxecto e <math>g</math> é a aceleración do campo gravitacional no local).
+* <math>F_{at} = \mu_{d} . N</math>onde <math>F_{at}</math>, medida en Newtons, <math>\mu_{d}</math> é o coeficiente de atrito dinámico e <math>N</math> a forza que é normal à dirección do movemento (no caso de estar o corpo nun plano horizontal, ten a mesma intensidade do peso do corpo, ou sexa, <math>N = n.g</math>, onde <math>n</math> é a masa do obxecto e <math>g</math> é a aceleración do campo gravitacional no local).
-==Atrito estático==
+==Fricción estática==
-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.
+Chamamos forza de fricción estática a forza que se opón a deslizamento entre as superficies. Como exemplo, podemos citar o deslizamento dunha caixa sobre unha superficie ou tamén a fricción entre o pneumático dun coche 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.
+Cando se intenta 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. É a denominada forza de fricción estática.
-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.
+Ora, para mover a caixa, se for feita unha forza igual á fricción dinámica, a caixa non se moverá, pois as forzas anularanse. Entón, conclúese con iso que a forza de fricción estática é maior que a de fricción dinámica. Porén, na maioría dos casos, os seus valores son tan próximos que podemos consideralas aproximadamente iguais.
-* <math>F_{at} = \mu_e . N</math> (análogo ao atrito dinámico)
+* <math>F_{at} = \mu_e . N</math> (análogo á fricción dinámica)
 ==Enerxía disipada==
-Ao mover un obxecto en contacto con unha superficie, a enerxía disipada en forma de calor é:
+Ao mover un obxecto en contacto cunha superficie, a enerxía disipada en forma de calor é:
 :<math>E = \mu_d  \int N(x) dx\,</math>
 :::onde
 :::: ''N'' é a [[forza normal]],
-:::: ''μ''<sub>d</sub> á o '''coeficiente de atrito dinámico''',
+:::: ''μ''<sub>d</sub>, o coeficiente de atrito dinámico,
-:::: ''x'' e o eixo no que se move o corpo.
+:::: ''x'', o eixo no que se move o corpo.
+Valores dos coeficientes de fricción:
-==Valores dos coeficientes de atrito==
 <center>
 {| border="1"
-|+Coeficientes de atrito de algunhas substancias
+|+Coeficientes de fricción de algunhas substancias
 |-
 !Materiais en contacto
-!Estático '''μ'''<sub>d</sub>
+!Estática '''μ'''<sub>d</sub>
-!Dinámico '''μ'''<sub>d</sub>
+!Dinámica '''μ'''<sub>d</sub>
 |-
-| [[Xeo]] // [[Xeo]] || 0,1 || 0,03
+| [[Xeo]] // Xeo || 0,1 || 0,03
 |-
-| [[Vidro]] // [[Vidro]] || 0,9 || 0,4
+| [[Vidro]] // Vidro || 0,9 || 0,4
 |-
-| [[Vidro]] // [[Madeira]] || 0,2 || 0,25
+| Vidro // [[Madeira]] || 0,2 || 0,25
 |-
-| [[Madeira]] // [[Coiro]] || 0,4 || 0,3
+| Madeira // [[Coiro]] || 0,4 || 0,3
 |-
-| [[Madeira]] // [[Pedra]] || 0,7 || 0,3
+| Madeira // [[Pedra]] || 0,7 || 0,3
 |-
-| [[Madeira]] // [[Madeira]] || 0,4 || 0,3
+| Madeira // Madeira || 0,4 || 0,3
 |-
-| [[Aceiro]] // [[Aceiro]] || 0,74 || 0,57
+| [[Aceiro]] // Aceiro || 0,74 || 0,57
 |-
-| [[Aceiro]] // [[Xeo]] || 0,03 || 0,02
+| Aceiro // Xeo || 0,03 || 0,02
 |-
-| [[Aceiro]] // [[Latón]] || 0,5 || 0,4
+| Aceiro // [[Latón]] || 0,5 || 0,4
 |-
-| [[Aceiro]] // [[Teflón]] || 0,04 || 0,04
+| Aceiro // [[Teflón]] || 0,04 || 0,04
 |-
-| [[Teflón]] // [[Teflón]] || 0,04 || 0,04
+| Teflón // Teflón || 0,04 || 0,04
 |-
 | [[Caucho]] // [[Cemento (construción)|Cemento]] (seco) || 1,0 || 0,8
 |-
-| [[Caucho]] // [[Cemento (construción)|Cemento]] (húmido) || 0,3 || 0,25
+| Caucho // Cemento (húmido) || 0,3 || 0,25
 |-
 | [[Cobre]] // [[Ferro]] (fundido) || 1,1 || 0,3
 |-
-| [[Esquí (táboa)|Esquí]] (encerado) // [[Neve]] (0ºC) || 0,1 || 0,05
+| [[Esquí (deporte)|Esquí]] (encerado) // [[Neve]] (0ºC) || 0,1 || 0,05
 |-
 | [[Articulación (anatomía)|Articulacións humanas]] || 0,02 || 0,003
@@ Liña 93: / Liña 90: @@
 </center>
-==Algúns Casos de Fricción==
+==Algúns casos de fricción==
 ===Tapón do champán===
-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.
+Neste exemplo, para acharmos a forza que a fricción exerce no tapón sobre a boca da botella de vidro cando se tenta practicar a extracción da [[rolla]], precisamos antes achar a [[área]] de contacto entre o tapón e a boca. Despois de obtermos este dato por contas matemáticas (superficie interna dun [[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 anterior para obter a forza de fricción cando se tenta abrir a botella.
 ===Fricción no plano inclinado===
+Hai aquí 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 fricción corresponde á compoñente [[perpendicular]] ao [[plano]] de contacto, que pode ser calculada segundo a expresión:
-Hai aquí apenas unha particularidade:
+:<math>N = P \times cos(\theta)</math>, onde <math>\theta</math> é o [[ángulo]] de [[inclinación]] en relación à [[horizontal]]. Hai que resaltar que cando se trata de un plano inclinado, o ángulo formado por este e a horizontal corresponde ao ángulo formado polo peso do corpo sobre o plano e a súa compoñente perpendicular ao plano inclinado. Nese circunstancia, a forza de fricción que actuará sobre o corpo opoñerase ao deslizamento cara baixo e, por tanto, estará orientada paralelamente ao plano para riba.
-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:
-:<math>N = P \times cos(\theta)</math>, onde <math>\theta</math> 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]]:
-:<math>F_{at} = </math> Masa do Automóbel <math>\times</math> [[Aceleración centrípeta]].
+A dirección da fricción é sempre perpendicular à [[recta]] [[tanxente]] á [[circunferencia]] no punto en que o coche se encontra e o sentido apunta cara o centro. Para calcular a intensidade da friccióno úsase a seguinte fórmula, desde que se trate de  [[movemento Circular Uniforme]]:
+:<math>F_{at} = </math> Masa do automóbil <math>\times</math> [[Aceleración centrípeta]].
+a formula xeral, que mide a fricción dunha superficie é:
-a formula xeral, que mede o atrito de unha superficie é:
 <math>\mu_e\,</math>.m = g.sen <math>\theta</math>