Fricción seca

La fricción puede ser definida como una fuerza resistente que actúa sobre un cuerpo e impide o retarda el deslizamiento del cuerpo con relación a un segundo cuerpo o superficies en las cuales este en contacto. La fuerza de fricción actúa siempre tangencialmente a la superficie en los puntos de contacto con otros cuerpos y esta dirigida en sentido opuesto al movimiento posible o existente del cuerpo con respecto a esos puntos.En general existen dos tipos de fricción entre superficies:La fricción fluida y la fricción seca.La fricción seca es a menudo llamada también fricción de Coulomb, ya que sus características fueron estudiadas extensamente por C.A.Coulomb en 1781. Específicamente, la fricción seca ocurre cuando entre las superficies de cuerpos que están en contacto en ausencia de un fluido lubricante.

Teoría de la fricción secaLa teoría de la fricción seca puede explicarse de manera conveniente considerando que efectos provoca el tirar horizontalmente de un bloque de peso uniforme (W) que descansa sobre una superficie horizontal rugosaFig. Apara tener un entendimiento pleno de la naturaleza de la fricción, es necesario considerar las superficies en contacto como no rígidas o deformables. Sin embargo el bloque será considerado como rígido como semuestra en la Fig. B el piso ejerce una distribución de fuerza normal [pic]n y una fuerza de fricción [pic]a lo largo de la superficie de contacto. Por equilibrio las fuerzas normales deben actuar hacia arriba para equilibrar el peso w del bloque y las fuerzas de fricción deben actuar hacia la izquierda para prevenir que una fuerza aplicada p mueva el bloque hacia la derecha.Un examen preciso de las superficies en contacto entre el piso y el bloque revela como se desarrollan esas fuerzas en fricción y normales. puede verse que existen muchas irregularidades microscópicas entre las dos superficies y como resultado son desarrolladas fuerzas reactivas [pic] en cada una de las protuberancias. Estas fresas actúan en todos los puntos de contacto y como se muestra cada reactiva corresponde a un componente de fricción [pic]y a una componente normal [pic]n

[pic]

Características de la fricción seca

• La fuerza de fricción actúan tangencialmente a las superficies de contacto en una dirección opuesta al movimiento relativo o la tendencia al movimiento de una superficie con respecto a otra.

• La fuerza de fricción estática máxima Fs que puede ser desarrollada es independiente del área de contacto, siempre que la presión normal no sea tan baja ni ten grande como

para deformar o aplastar severamente las superficies de contacto de los cuerpos.

• La fuerza de fricción estática máxima es generalmente mayor que la fuerza de fricción cinética para dos superficies de contacto cualesquiera. Sin embargo, si uno de los se esta moviendo a velocidad muy baja sobre la superficie de otro cuerpo, Fk resulta aproximadamente igual a Fs es decir, [pic]

• Cuando en la superficie de contacto esta a punto de ocurrir el deslizamiento, le fuerza de fricción estática máxima es proporcional a la fuerza normal, de manera tal que Fs=[pic]

• Cuando esta ocurriendo el deslizamiento en la superficie de contacto, la fuerza de fricción cinética es proporcional a la fuerza normal de manera tal que Fk=[pic][pic]|Valores típicos para [pic] ||Materiales de contacto |Coeficientes de fricción estática([pic]) ||Metal sobre hielo |0.03-0.05 ||Madera sobre madera |0.30-0.70 ||Cuero sobre madera |0.20-0.50 ||Cuero sobre metal |0.30-0.60

Aluminio sobre aluminio |1.10-1.70 |

Si un cuerpo rígido esta en equilibrio cuando es sometido a un sistema de fuerza que incluye el efecto de la fricción, el sistema de fuerzas debe satisfacer no solo las ecuaciones de equilibrio sino también las leyes que gobiernan a las fuerzas de fricción.

En general en mecánica existen tres tipos de problemas que implican la fricción seca. Estos problemas pueden ser fácilmente clasificados una vez que son trazados los diagramas de cuerpo libre y es identificado el número total de incógnitas y comparado con el numero total de ecuaciones de equilibrio disponibles

Ejercicio.

El vagón de mina y su contenido tienen una masa total de 6Mg y su centro de gravedad en G. Si el coeficiente de fricción estática entre las ruedas y los rieles es [pic]=0.4 cuando las ruedas están frenadas, encuentre la fuerza normal que actúa sobre las ruedas frontales en B y las ruedas posteriores en A cuando los frenos en A y B están bloqueados ¿se mueve el vagón?

[pic]0

(1.5)+10(1.5)-58.86 (0.6)=0

=16.54KN=16.5KN

[pic]

+16.544-58.86=0

=42.316KN=42.3KN

EL VAGÓN DE MINA SE MUEVE

EL VAGÓN DE MINA NO SE MUEVE

[pic]-----------------------[pic]