Friccion

ROZAMIENTO O FRICCION

Se define como fuerza de rozamiento o friccion a la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre otra o la fuerza que se opone al inicio del movimiento. Es generada debido a imperfecciones en las superficies de los objetos, especialmente microscópicas.

Rozamiento entre superficies de 2 solidos.

Tipos de rozamiento:
Existen dos tipos de rozamiento ofricción, la fricción estática (FE) y la fricción dinámica (FD). El primero es una resistencia, la cual se debe superar para poner movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo, es una fuerza de magnitud considerada constante que se opone al movimiento una vez que éste ya comenzó. Lo que diferencia a uno de otro es que en el estatico el cuerpo esta en reposo y enel dinamico el cuerpo ya esta en movimiento.

Rozamiento Estatico:
Fuerza que se opone al inicio del movimiento sobre un cuerpo en reposo al cual se le aplica una fuerza horizontal, intervienen 4 fuerzas:
F: la fuerza aplicada.
Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al movimiento.
P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración dela gravedad.
N: la fuerza normal, con la que la superficie reacciona sobre el cuerpo sosteniéndolo.
Dado que el cuerpo está en reposo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento son iguales, y el peso del cuerpo y la normal:

P=N
F=Fr

Se sabe que el peso del cuerpo P es el producto de su masa por la aceleración de la gravedad (g), y que la fuerza de rozamiento es el coeficiente estáticopor la normal:

P=N=mg
F=Fr=µeN

esto es:

F=Fr=µemg

La fuerza horizontal F máxima que se puede aplicar a un cuerpo en reposo es igual al coeficiente de rozamiento estático por su masa y por la aceleración de la gravedad.

Rozamiento Dinamico:
Dado un cuerpo en movimiento sobre una superficie horizontal, deben considerarse las siguientes fuerzas:

F: la fuerza aplicada.
Fr: lafuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al movimiento.
Fi: fuerza de inercia, que se opone a la aceleración de cuerpo, y que es igual a la masa del cuerpo m por la aceleración que sufre a.
P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.
N: la fuerza normal, que la superficie hace sobre el cuerpo sosteniéndolo.
Como equilibriodinámico, se puede establecer que:

P=N
F-Fr=Fi

Sabiendo que:

P=N=mg
Fr=µdN
Fi=mα

se puede reescribir la segunda ecuación de equilibrio dinámico como:

F=µdmg+mα

Es decir, la fuerza resultante F aplicada a un cuerpo es igual a la fuerza de rozamiento Fr mas la fuerza de inercia Fi que el cuerpo opone a ser acelerado. De lo que también se puede deducir:

F=m(µdg+α)
F/m= µdg+αα = F/m- µdg

Con lo que se tiene la aceleración a que sufre el cuerpo, al aplicarle una fuerza F mayor que la fuerza de rozamiento Fr con la superficie sobre la que se apoya.

Rozamiento en un plano inclinado

Rozamiento estático:
Si sobre una la línea horizontal r, se tiene un plano inclinado un ángulo , y sobre este plano inclinado se coloca un cuerpo con rozamiento, se tendrán tresfuerzas que intervienen:
P: el peso del cuerpo vertical hacia abajo según la recta u, y con un valor igual a su masa por la aceleración de la gravedad: P = mg.
N: la fuerza normal que hace el plano sobre el cuerpo, perpendicular al plano inclinado, según la recta t
Fr: la fuerza de rozamiento entre el plano y el cuerpo, paralela al plano inclinado y que se opone a su deslizamiento.
Si el cuerpoestá en equilibrio, no se desliza, la suma vectorial de estas tres fuerzas es cero:

Si el peso P del cuerpo se descompone en dos componentes: Pn, peso normal, perpendicular al plano, que es la componente del peso que el plano inclinado soporta y Pt, peso tangencial, que es la componente del peso tangencial al plano inclinado y que tiende a desplazar el cuerpo descendentemente por el plano...