fricción estática

La fricción es una fuerza que se opone al movimiento de un objeto. Explora los diferentes tipos de rozamiento (deslizamiento, fluido, rodamiento, cinético y estático), cómo funciona el rozamiento, cómo se calcula y cuándo causa problemas.

¿Qué es la fricción? Para detener un objeto en movimiento, una fuerza debe actuar en la dirección opuesta a la del movimiento. Por ejemplo, si empujas tu libro por el escritorio, el libro se moverá. La fuerza del empujón mueve el libro. Cuando el libro se desliza por el escritorio, se ralentiza y deja de moverse. La fuerza que se opone al movimiento de un objeto se llama fricción.

Observa este diagrama. Al principio, el libro está en reposo. Un empujón hace que el libro se deslice por el escritorio. La fuerza del empujón (F grande) mantiene el libro en movimiento. A medida que el libro se desliza por el escritorio, una fuerza de fricción (f) actúa en sentido contrario. La fricción frena el movimiento del libro. Finalmente, el libro vuelve a estar en reposo. Tipos de fricción

Fricción estáticaImagina que intentas empujar un sofá por el suelo. Lo empujas con una pequeña fuerza, pero no se mueve. Esto se debe a que no está acelerando. Las leyes de Newton indican que la fuerza neta sobre el sofá debe ser nula. Debe haber una segunda fuerza horizontal que actúe sobre el sofá, una que se oponga a tu fuerza y que sea de igual tamaño. Esta fuerza es la fuerza de fricción estática, que es la fuerza ejercida sobre la superficie por otra cuando no hay movimiento entre las dos superficies. La fuerza de fricción estática actúa en respuesta a una fuerza que intenta hacer que un objeto inmóvil comience a moverse. Si no hay tal fuerza actuando sobre un objeto, la fuerza de fricción estática es cero. Si hay una fuerza que intenta provocar el movimiento, la fuerza de rozamiento estático aumentará hasta un valor máximo antes de ser superada y comenzar el movimiento. Veamos ahora la fórmula de la fuerza de rozamiento estática. La fuerza de fricción estática (F(f, estática)) es menor o igual que el producto del coeficiente de fricción estática (µ(s)) y la fuerza normal (F(N)).

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La fricción estática es el tipo de fricción que existe cuando dos objetos se tocan en reposo. Tiene un valor límite llamado rozamiento límite, que es igual a la menor fuerza necesaria para mover el cuerpo desde el reposo. Cuando se aumenta la fuerza externa F, llega una etapa en la que el cuerpo está a punto de moverse. En esta etapa, la fuerza de rozamiento es máxima, y es

Cuando la fuerza aplicada, F, se incrementa aún más (más allá de la fuerza de rozamiento límite), el cuerpo comienza a moverse, entonces la fuerza que se opone al movimiento se denomina rozamiento cinético o de deslizamiento. El rozamiento cinético es menor que el rozamiento límite. La fuerza de rozamiento cinético donde se denomina coeficiente de rozamiento cinético.

fuerza de rozamiento

La fricción es la resistencia al movimiento de un objeto que se mueve con respecto a otro. No es una fuerza fundamental, como la gravedad o el electromagnetismo. En cambio, los científicos creen que es el resultado de la atracción electromagnética entre las partículas cargadas de dos superficies que se tocan.

Los científicos empezaron a elaborar las leyes que rigen el rozamiento en el siglo XIV, pero como las interacciones son tan complejas, la caracterización de la fuerza de rozamiento en diferentes situaciones suele requerir experimentos y no puede derivarse únicamente de las ecuaciones o leyes.

Por cada regla general sobre la fricción, hay otras tantas excepciones. Por ejemplo, mientras que dos superficies ásperas (como el papel de lija) que se frotan entre sí a veces tienen más fricción, los materiales muy suavemente pulidos (como las placas de vidrio) que se han limpiado cuidadosamente de todas las partículas de la superficie pueden pegarse entre sí con mucha fuerza.

Existen dos tipos principales de rozamiento: el rozamiento estático y el rozamiento cinético. La fricción estática actúa entre dos superficies que no se mueven entre sí, mientras que la fricción cinética actúa entre objetos en movimiento.

tabla de coeficientes de fricción

Cuando las superficies en contacto se mueven una respecto a la otra, la fricción entre las dos superficies convierte la energía cinética en energía térmica (es decir, convierte el trabajo en calor). Esta propiedad puede tener consecuencias dramáticas, como ilustra el uso de la fricción creada al frotar trozos de madera para encender un fuego. La energía cinética se convierte en energía térmica siempre que se produce un movimiento con fricción, por ejemplo cuando se agita un fluido viscoso. Otra consecuencia importante de muchos tipos de fricción puede ser el desgaste, que puede conducir a la degradación del rendimiento o al daño de los componentes. La fricción es un componente de la ciencia de la tribología.

La fricción es deseable e importante para proporcionar tracción y facilitar el movimiento en tierra. La mayoría de los vehículos terrestres dependen de la fricción para acelerar, desacelerar y cambiar de dirección. Las reducciones repentinas de la tracción pueden provocar pérdidas de control y accidentes.

La fricción no es en sí misma una fuerza fundamental. La fricción en seco surge de una combinación de adhesión entre superficies, rugosidad de la superficie, deformación de la superficie y contaminación de la superficie. La complejidad de estas interacciones hace que el cálculo de la fricción a partir de los primeros principios sea poco práctico y hace necesario el uso de métodos empíricos para el análisis y el desarrollo de la teoría.