Mecanica De Materiales

Fricción

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ángulo φ con la normal N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto.

LEYES DE FRICCION SECA, COEFICIENTES DE

FRICCION.

Considérese las figuras siguientes:

En la figura a; se tiene un bloque de peso w, sobre una superficie horizontal, la

fuerza que actúa sobre él es su propio peso, por lo tanto debido a esa acción, y

como no hay ninguna fuerza actuando horizontalmente, la reacción es

solamente en la misma dirección del peso w y en sentido opuesto, dicha

fracción es la fuerza normal a la superficie y se representa por N.

Analizando a figura b; que es lo mismo que la figura a solo que ahora se aplica

sobre el bloque de peso w, una fuerza horizontal ¨p¨ y este no se mueve lo que

quiere decir que existe una fuerza también horizontal que la esta equilibrando,

la cual se llama FURZA DE FRICCION ESTATICA, (que permanece en un cierto

rango de valores desde creo hasta que es vencida). Esta fuerza de fricción

estática es posible que se deba a las irregularidades de las superficies que

penetran de una a otra y a la atracción molecular.

Si el valor se de la fuerza ¨p¨ aplicada se incrementa gradualmente llegara el

momento en que el bloque empezara su movimiento, ya no podrá mantener el

equilibrio del bloque, en ese momento la fricción alcanza su máximo valor Fm.

Después de iniciado el movimiento el valor de la fricción decae ligeramente

hasta un valor Fk, esto debido a que por el movimiento la interpenetración

entre las irregularidades de las superficies es menor. A Fk se le llama, fuerza

de FRICCION CENIETICA.

Si la fuerza ¨p¨ después de iniciado el movimiento y que el bloque haya

alcanzado cierta velocidad, se suspende, el boque alcanzara nuevamente su

equilibrio y así se prueba también que si la fricción no existiera, después de

iniciado el movimiento el bloque nunca pararía.

La siguiente grafica muestra el comportamiento de la FUERZA DE FRICCION,

según la explicación anterior de acuerdo a la aplicación de la fuerza ¨P¨.

Experimentalmente se ha observado que el valor máximo de la fuerza de

fricción estática Fm es proporcional a la componente normal N de la reacción

en la superficie y así se tiene:

Fm=Ms.N

Us: coeficiente de fricción estática de manera similar;

Fk=Mk.N

Donde:

Uk=coeficiente de fricción cinética.

Us y Uk dependen de la naturaleza del material y de la condición exacta de las

superficies. Cabe aclarar que al aplicar la fuerza ¨p¨ en el bloque, el punto de

aplicación A de la fuerza normal N mueve a la derecha permitiendo que los

pares W-N y F-N se equilibren. Bajo esta situación se (A) alcanza el punto B

antes de que F sea máxima, el movimiento no se da y el bloque vuelca.

En la siguiente tabla se muestran algunos valores aproximados de los

coeficientes de fricción estática de algunas superficies secas. El valor del

coeficiente de fricción cinético es aproximadamente 25% menor a la de esta

tabla.

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