Unidad 5 Friccin

Introduccin:Del latn fricto, friccin es la accin y efecto de friccionar (restregar, frotar mucho). Se conoce como fuerza de friccin a la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre otra, o a la fuerza opuesta al inicio de un movimiento. La friccin, como fuerza, se origina por las imperfecciones entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones, que pueden ser microscpicas, generan un ngulo de rozamiento. Es posible distinguir entre la friccin esttica, que es una resistencia que necesita ser superada para poner en movimiento un cuerpo respecto al otro con que se encuentra en contacto, y la friccin dinmica, que es la magnitud constante que se opone al movimiento cuando sta ya se inici.Existen dos tipos de friccin: la friccin seca, que algunas veces es llamada friccin de Coulomb, y la friccin de fluidos. La friccin de fluidos se desarrolla entre capas de fluidos que se mueven a diferentes velocidades, y es de gran importancia en problemas que involucran el flujo de fluidos a travs de tuberas y orificios o cuando se trabaja con cuerpo que estn sumergidos en fluidos en movimiento. Dems, la friccin en fluidos tambin es bsica en el anlisis del movimiento de mecanismo lubricados.5.1 Friccin La friccin ocurre cuando dos objetos se deslizan entre s o tienden a deslizarse. Cuando un cuerpo se mueve sobre una superficie o a travs de un medio viscoso, como el aire o el agua, hay una resistencia al movimiento debido a que el cuerpo interacta con sus alrededores. Dicha resistencia recibe tambin el nombre de friccin. Esta fuerza, que existe en todas partes, opone resistencia al movimiento de los cuerpos cuando estn en contacto, con lo que transforma la energa cintica en calorfica. Este proceso supone un freno de los objetos y un aumento de la temperatura de su superficie que en algunos casos resulta til para los seres humanos. De este modo, se consigue encender fuego con la ayuda de madera o de una cerilla y se emplean diferentes sistemas (como los rodamientos, los frenos o los lubricantes) para mejorar el efecto de la friccin y utilizarlo en nuestro propio beneficio. Podemos observar el siguiente ejemplo:

Observa que el hombre realiza una fuerza sobre el objeto a la cual llamamos fuerza de empuje, tambin podemos llamarle fuerza aplicada. Podemos asumir que el objeto se desliza a la derecha, sin que haya rotacin. La direccin de la fuerza, tambin es a la derecha, mientras que la friccin se dirige a la izquierda. En otras palabras la fuerza de friccin acta paralela a la superficie y en contra del movimiento.

La forma general de escribir la ecuacin para la fuerza de friccin es de la siguiente manera:

Donde: Ff es la fuerza de friccin es el coeficiente de friccin

El coeficiente de friccin varia el material o sustancia a la cual se le aplica la fuerza de desplazamiento, por lo cual en la siguiente tabla se pueden mostrar el coeficiente de friccin () de algunos materiales:

COEFICIENTE DE FRICCIONEs mucho ms fcil deslizar un refrigerador sobre una pista de hielo que sobre un piso de cemento rugoso, a pesar de que en ambos casos el rea de contacto y el cuerpo que movemos son los mismos. Esta dificultad o facilidad que presentan las superficies para que por ellas se deslice un cuerpo, se mide con los llamados coeficientes de friccin.A mayor coeficiente de friccin, mayor fuerza de friccin. Como se habr deducido, el huelo tiene un coeficiente de friccin menor que el cemento.Por otro lado es mucho ms fcil deslizar por el suelo una hielera ligera que in refrigerador. De aqu concluimos que la diccin tambin depende del peso del cuerpo. En esencia, la friccin depende del coeficiente de friccin y del peso del cuerpo.FRICCIN ESTTICA

Esta fuerza se opone al movimiento de un objeto por una superficie y depende de su peso y del tipo de materiales que estn en contacto. La fuerza de friccin entre dos cuerpos aparece an sin que exista movimiento relativo entre ellos. Cuando as sucede acta la fuerza de friccin esttica, que usualmente se denota como fs y su magnitud puede tomar valores entre cero y un mximo, el cual est dado por:

fsmax= sN (1)

Donde ss es el coeficiente de friccin esttico N es la fuerza normalEn el caso particular, de un objeto en reposo sobre un plano inclinado, como se ilustra en la figura 1. De acuerdo al diagrama de fuerzas, sobre este cuerpo actan tres fuerzas: La normal N, el peso W y la fuerza de friccin esttica fs .

Dado que el objeto est en reposo, a partir del diagrama de fuerzas se encuentran las ecuaciones: Fx=mgsen-fs=0 (2) Fy=Ncos-mgcos=0 (3)

Si se aumenta el ngulo de inclinacin gradualmente, hasta que el valor c ngulo al cual el objeto est a punto de iniciar su movimiento, la fuerza de friccin esttica alcanza su valor mximo dado por la ecuacin (1). Despejando la friccin y la normal, se tiene:

y sustituyendo en la ecuacin (1) se obtiene:

Esta ecuacin, permite determinar el coeficiente de friccin esttica entre dos materiales en contacto.

FRICCION DINAMICA O CINETICALa friccin esttica ocurre justo en el momento en el que un cuerpo que se encuentra en contacto con una superficie- pasa de reposo a estado en movimiento. En el instante en el que el cuerpo debe hacer este cambio de estados de movimiento, debe vencer a esta fuerza esttica (adems de tener que vencer la inercia del mismo).Una vez vencida, se habla de que la friccin que existe cuando un cuerpo ya se encueta en movimiento, es la friccin dinmica. La friccin esttica no es equivalente a la friccin dinmica. Normalmente, la primera es ms grande en magnitud que la segunda.

La friccin cintica es en general menor que la friccin esttica mxima, y viene dada, al igual que la esttica, por el coeficiente de friccin cintica.

Aqu k representa el coeficiente de friccin cintica (la k viene de la palabra kinetic). La N o normal, es una magnitud vectorial cuya magnitud, en este caso, es igual al peso del cuerpo, pero en sentido contrario. Experimentalmente se ha encontrado que s es mayor que k. Tanto s como k son contantes a dimensionales.La fuerza de friccin entre superficies solidas puede reducirse muy considerables al lubricar las superficies en contacto. La lubricacin es esencial en el trabajo de cualquier maquina y ellos se aplica tambin a la maquina humana. Figura a Las articulaciones humanas se lubrican con el fluido sinovial

CAUSAS DEL ROZAMIENTO O FRICCIONLa friccin ocurre en todas partes entre dos medios que se hallan en contacto: solido con solido, solido y liquido, solido y gas, etctera. Todas las superficies solidas, por muy lisas que se vean o se sientan, son microscpicamente rugosas. Los primeros investigadores pensaban que la friccin de deba a la trabazn mecnica de irregularidades superficiales llamadas asperezas. Sin embargo, las investigaciones modernas sugieren que la mayor parte de la friccin generada entre las superficies de contacto de los slidos ordinarios, se debe a la adhesin local entre las superficies. Cuando dos superficies son presionada una contra otra, en las asperezas que estn en contacto se forman puntos de altas presin (pues el rea de contacto es muy pequea), lo cual provoca fusin o cohesin locales entre las superficies. Los primeros investigadores formularon las siguientes leyes: La fuerza de friccin acta siempre en sentido opuesto a la direccin del movimiento o a la fuerza que intenta producir el movimiento. La fuerza de friccin es independientemente del rea de contacto de los dos cuerpos o medios en contactos. La fuerza de friccin es proporcional al peso (carga) La fuerza de friccin es independientemente de la rapidez del deslizamiento entre los cuerpos.

Es EjemploUn bloque de madera sobre un piso de madera se va a mover, pero antes de hacerlo se quiere conocer la fuerza de friccin esttica mxima que existe entre dichas superficies. Se sabe que s0.4 y que la fuerza normal (N) entre dichas superficies es de 80N. Qu valor tiene la fuerza de friccin esttica mxima? N80N SOLUCIONDatos Esquema F s0.4 FsmaxN80N s0.4fsmax ?Formula Sustitucin ResultadofsmaxsN fsmax0.4(80) fsmax32N

5.2 Friccin Seca

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