Rozamiento

Rozamiento

El rozamiento entre dos superficies en contacto ha sido aprovechado por
nuestros antepasados más remotos para hacer fuego frotando maderas. En
nuestra época, el rozamiento tiene una gran importancia económica, se estima
que si se le prestase mayor atención se podría ahorrar muchísima energía y
recursos económicos.
Históricamente, el estudio del rozamiento comienza con Leonardoda Vinci que
dedujo las leyes que gobiernan el movimiento de un bloque rectangular que
desliza sobre una superficie plana. Sin embargo, este estudio pasó
desapercibido.
En el siglo XVII Guillaume Amontons, físico francés, redescubrió las leyes del
rozamiento estudiando el deslizamiento seco de dos superficies planas. Las
conclusiones de Amontons son esencialmente las que estudiamos en loslibros
de Física General:
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La fuerza de rozamiento se opone al movimiento de un bloque que desliza sobre
un plano.
La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano
sobre el bloque.
La fuerza de rozamiento no depende del área aparente de contacto.

El científico francés Coulomb añadió una propiedad más
•

Una vez empezado el movimiento, la fuerza derozamiento es independiente de
la velocidad.

Explicación del origen del rozamiento por contacto
La mayoría de las superficies, aún las que se consideran pulidas son
extremadamente rugosas a escala microscópica. Los picos de las dos
superficies que se ponen en contacto determinan el área real de contacto que
es una pequeña proporción del área aparente de contacto (el área de la base
delbloque). El área real de contacto aumenta cuando aumenta la presión (la
fuerza normal) ya que los picos se deforman.
Los metales tienden a soldarse en frío, debido a las fuerzas de atracción que
ligan a las moléculas de una superficie con las moléculas de la otra. Estas
soldaduras tienen que romperse para que el deslizamiento se produzca.
Además, existe siempre la incrustación de los picos conlos valles. Este es el
origen del rozamiento estático.
Cuando el bloque desliza sobre el plano, las soldaduras en frío se rompen y se
rehacen constantemente. Pero la cantidad de soldaduras que haya en
cualquier momento se reduce por debajo del valor estático, de modo que el
coeficiente de rozamiento cinético es menor que el coeficiente de rozamiento
estático.
Finalmente, la presencia deaceite o de grasa en las superficies en contacto
evita las soldaduras al revestirlas de un material inerte.

La explicación de que la fuerza de rozamiento es independiente del área de la
superficie aparente de contacto es la siguiente:

En la figura, la superficie más pequeña de un bloque está situada sobre un
plano. En el dibujo situado arriba, vemos un esquema de lo que se vería almicroscopio: grandes deformaciones de los picos de las dos superficies que
están en contacto. Por cada unidad de superficie del bloque, el área de
contacto real es relativamente grande (aunque esta es una pequeña fracción
de la superficie aparente de contacto, es decir, el área de la base del bloque).

En la figura, la superficie más grande del bloque está situada sobre el plano. El
dibujomuestra ahora que las deformaciones de los picos en contacto son
ahora más pequeñas por que la presión es más pequeña. Por tanto, un área
relativamente más pequeña está en contacto real por unidad de superficie del
bloque. Como el área aparente en contacto del bloque es mayor, se deduce
que el área real total de contacto es esencialmente la misma en ambos casos.
Ahora bien, las investigacionesactuales que estudian el rozamiento a escala
atómica demuestran que la explicación dada anteriormente es muy general y
que la naturaleza de la fuerza de rozamiento es muy compleja (Véase el
artículo titulado "Rozamiento a escala atómica" en la bibliografía de este
capítulo.

La fuerza normal
La fuerza normal, reacción del plano o fuerza que ejerce el plano sobre el
bloque depende del peso...